近幾年,，國(guó)際上掀起了新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的熱潮，發(fā)達(dá)國(guó)家順應(yīng)潮流,，紛紛拋出刺激實(shí)體經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的國(guó)家戰(zhàn)略和計(jì)劃,，希望通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整重獲在制造業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),。其中，由德國(guó)發(fā)起的“工業(yè)4.0”(Industry 4.0)概念,，在全球逐漸發(fā)燒,。不過(guò)，制造相關(guān)業(yè)者,、半導(dǎo)體元件或是系統(tǒng)整合商,，雖然明瞭工業(yè)4.0將為其帶來(lái)新的龐大商機(jī)，但普遍卻不很清楚該怎么跨入市場(chǎng),，甚至如何在自家工廠導(dǎo)入工業(yè)4.0概念,。

　　本文將從工業(yè)4.0起源及定義開(kāi)始，以及闡述相關(guān)業(yè)者布局策略,，期可為讀者帶來(lái)清晰的工業(yè)4.0發(fā)展藍(lán)圖,。

　　工業(yè)4.0提升制造業(yè)生產(chǎn)效能

　　維基百科(Wikipedia)中定義的工業(yè)4.0為“工業(yè)4.0或稱(chēng)第四次工業(yè)革命(Fourth industrial revolution)、生產(chǎn)力4.0,，是德國(guó)政府于2011年提出的高科技計(jì)劃,，由德國(guó)聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)及科技部聯(lián)合資助，投資預(yù)計(jì)達(dá)2億歐元,，用來(lái)提升制造業(yè)的電腦化,、數(shù)位化與智慧化?！惫I(yè)4.0的目標(biāo)不是創(chuàng)造新的工業(yè)技術(shù),，而是統(tǒng)合所有工業(yè)相關(guān)的技術(shù),、銷(xiāo)售與產(chǎn)品體驗(yàn)，是建立具有適應(yīng)性,、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠(Smart Factory),，并在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶以及商業(yè)夥伴。

　　另外,，工業(yè)4.0技術(shù)基礎(chǔ)是智慧虛實(shí)整合系統(tǒng)(Cyber-Physical System,，CPS)、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,，IoT)以及智慧感測(cè)器網(wǎng)路,，亦即透過(guò)感測(cè)器和致動(dòng)器(actuator)將真實(shí)世界與虛擬世界相連接。

　　西門(mén)子(Siemens)數(shù)位工廠事業(yè)部,、制程工業(yè)暨驅(qū)動(dòng)科技事業(yè)部總經(jīng)理鄭智峰表示,，工業(yè)4.0涵蓋九大技術(shù)，包括擴(kuò)增實(shí)境(AR)/虛擬實(shí)境(VR),、模擬(Simulation),、巨量資料(Big Data)分析、自主性機(jī)器人(Autonomous Robot),、云端運(yùn)算(Cloud Computing),、工業(yè)網(wǎng)際網(wǎng)路(Industrial Internet)、網(wǎng)路安全(Cyber Security),、水平垂直整合/3D列印(3D Printing)以及增進(jìn)系統(tǒng)智慧化。

　　工業(yè)4.0的九大關(guān)鍵技術(shù)

　　若能在工廠中落實(shí)這九項(xiàng)技術(shù),，才能真正符合工業(yè)4.0定義需求,。工業(yè)4.0能為制造業(yè)帶來(lái)提高生產(chǎn)靈活性、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間及提升生產(chǎn)效率等優(yōu)勢(shì),。因此,，除了德國(guó)之外，歐美各國(guó)與中國(guó)大陸都已啟動(dòng)工業(yè)4.0計(jì)畫(huà),，臺(tái)灣政府也推出“生產(chǎn)力4.0”計(jì)畫(huà),，以協(xié)助臺(tái)灣廠商加快進(jìn)入工業(yè)4.0領(lǐng)域。

　　工業(yè)4.0商機(jī)誘人

　　自德國(guó)政府提出工業(yè)4.0之后,，全球也開(kāi)始發(fā)展,，因而為制造商、半導(dǎo)體元件,、系統(tǒng)整合廠商業(yè)者等帶來(lái)新的商機(jī),，其中機(jī)器人可謂是直接受惠的產(chǎn)業(yè)。

　　根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(International Federation of Robotics,，IFR)估計(jì),，2014年全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷(xiāo)量約22萬(wàn)5,000臺(tái),，創(chuàng)歷史新高，未來(lái)市場(chǎng)需求將持續(xù)成長(zhǎng),。而服務(wù)型機(jī)器人也深具發(fā)展?jié)摿?，大致分為?zhuān)業(yè)用、個(gè)人或家庭用兩類(lèi),，IFR預(yù)測(cè)其2014~2017年市場(chǎng)總銷(xiāo)量,，可望突破3,100萬(wàn)臺(tái)。

　　拓墣產(chǎn)業(yè)研究所(TRI)則表示,，受到工業(yè)4.0浪潮驅(qū)動(dòng),，2015年全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷(xiāo)量有望達(dá)26萬(wàn)4,000臺(tái)，年成長(zhǎng)約15%;2016年有機(jī)會(huì)來(lái)到29萬(wàn)臺(tái),，年成長(zhǎng)約10%,。

　　不僅機(jī)器人產(chǎn)業(yè)直接受惠，有鑒于工業(yè)4.0囊括的九項(xiàng)技術(shù)中,，自主性機(jī)器人只是其中之一,，包括網(wǎng)路技術(shù)、云端資料中心分析運(yùn)算及儲(chǔ)存設(shè)備,、軟體分析平臺(tái),，以及半導(dǎo)體元件如微控制器(MCU)、感測(cè)器,、網(wǎng)路技術(shù)元件…等等,，也都因工業(yè)4.0而取得搶進(jìn)新商機(jī)的門(mén)票。

　　相關(guān)業(yè)者忙搶進(jìn)

　　由于工業(yè)4.0新商機(jī)誘人,，各家業(yè)者也都想與工業(yè)4.0“扯上關(guān)系”,，以期可再擴(kuò)大既有的營(yíng)收規(guī)模。

　　處理器業(yè)者英特爾(Intel)為搶攻工業(yè)4.0與物聯(lián)網(wǎng)商機(jī),，早已開(kāi)始布局,，除購(gòu)并資訊安全軟體公司邁克菲(McAfee)、平臺(tái)軟體供應(yīng)商溫瑞爾 (Wind River)外,，目前更已透過(guò)該公司的閘道器和其他工業(yè)電腦如研華(Advantech),、凌華(ADLINK)合作，提供完整的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)予客戶,，期可協(xié)助客戶快速建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái),，創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)商機(jī)價(jià)值。

　　英特爾亞太區(qū)技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)群物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師蔡嘉禾表示,，工業(yè)4.0也就是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT),，過(guò)去的概念與應(yīng)用即為機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)。惟與M2M較為不同的是,，工業(yè)4.0不僅僅只是透過(guò)網(wǎng)路技術(shù)連接機(jī)器設(shè)備,，更須利用閘道器將數(shù)據(jù)網(wǎng)云端或管理中心傳送,，進(jìn)一步分析，因此在物聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)4.0基礎(chǔ)建設(shè)中,，閘道器與應(yīng)用平臺(tái)的建置相當(dāng)重要,。

　　元件安全性/機(jī)器監(jiān)測(cè)不可忽略：工業(yè)4.0欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是——提升生產(chǎn)效率、制造為本,、對(duì)應(yīng)未來(lái)商機(jī)隨時(shí)改變生產(chǎn)線架構(gòu)…等,。臺(tái)灣瑞薩電子 (Renesas Electronics)行銷(xiāo)事業(yè)部經(jīng)理黎柏均指出，工業(yè)4.0是強(qiáng)調(diào)更有效率的工廠與機(jī)械管理,，仰賴(lài)通訊架構(gòu)串連所有,，但相對(duì)地必須面臨資料傳輸安全性與網(wǎng)路的可靠性挑戰(zhàn)。

　　而為了強(qiáng)化工業(yè)4.0安全,，做為工業(yè)4.0架構(gòu)的控制中樞——微控制器本身也須強(qiáng)化其安全性,。而瑞薩電子與合作夥伴攜手強(qiáng)化其RX、R-IN MCU系列產(chǎn)品安全性,，以提供更佳的物聯(lián)網(wǎng)資料傳輸安全,。

　　發(fā)展工業(yè)4.0時(shí)，除了關(guān)注如何透過(guò)網(wǎng)路技術(shù)與后端管理平臺(tái)架起工業(yè)4.0架構(gòu)外,，也必須注意第一線的機(jī)器監(jiān)測(cè),。國(guó)家儀器(NI)技術(shù)行銷(xiāo)工程師吳維翰表示，工業(yè)4.0其中相當(dāng)重要的一環(huán)即是機(jī)器狀況的監(jiān)控,，若這部份未能確實(shí)做好,，將無(wú)法達(dá)到工業(yè)4.0提升生產(chǎn)效率的精神。

　　因此透過(guò)量測(cè)儀器中的資料擷取與振動(dòng)感設(shè)器等裝置,，再搭配統(tǒng)一的資料傳送閘道器,，將可做到主動(dòng)式防護(hù)，亦即可先一步知道機(jī)器是否即將損壞,，也能提升機(jī)器檢測(cè)的效率，更可維護(hù)作業(yè)員的工作安全,。

　　通訊技術(shù)不可或缺：在連網(wǎng)技術(shù)方面,，除了傳輸?shù)皆贫说挠芯€與無(wú)線通訊技術(shù)外，工廠內(nèi)部機(jī)器間的通訊也不可或缺,。因此在工業(yè)4.0架構(gòu)中,，各種無(wú)線通訊技術(shù)將與工業(yè)乙太網(wǎng)路相輔相成，其中,，可建構(gòu)網(wǎng)狀網(wǎng)路的ZigBee已開(kāi)始獲得廠商的重視,。

　　芯科實(shí)驗(yàn)室(Silicon Labs)臺(tái)灣區(qū)總經(jīng)理寶陸格說(shuō)明，在工業(yè)4.0網(wǎng)路中,，各種無(wú)線通訊技術(shù)都將有各自的定位,，不會(huì)有所謂的取代效應(yīng)發(fā)生,。而ZigBee是由于具備網(wǎng)狀網(wǎng)路及自我修復(fù)的特性，因此在數(shù)量較多的機(jī)臺(tái)或是公共設(shè)施應(yīng)用上較為合適,。另外,，為了讓ZigBee透過(guò)IP的方式傳送資料，因此去年幾家業(yè)者也成立 Thread聯(lián)盟,，致力于將IP加入ZigBee技術(shù)中,。

　　更重要的是，工業(yè)4.0中需要布建許多感測(cè)器,，這些感測(cè)器和無(wú)線網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)元件相同,，需要工作相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，也無(wú)法時(shí)時(shí)進(jìn)行換電池或充電,，因此元件本身需要相當(dāng)省電,，與節(jié)電、低功耗相關(guān)的電源管理IC(PMIC)也將在工業(yè)4.0設(shè)備中扮演重要角色,。

　　完整垂直與平行整合才能緊握商機(jī)：由于德國(guó)許多業(yè)者已著手進(jìn)行工業(yè)4.0的布局,，西門(mén)子也因而更加了解工業(yè)4.0的精隨，因此為提供最完整的解決方案,，西門(mén)子早已透過(guò)購(gòu)并的方式,，將該公司所有產(chǎn)品進(jìn)行垂直與水平整合。鄭智峰強(qiáng)調(diào),，西門(mén)子產(chǎn)品可涵蓋企業(yè),、管理、操作,、控制,、現(xiàn)場(chǎng)五大層面，而這五大層面也就是完整的工業(yè)4.0架構(gòu),。

　　不僅提供完整的工業(yè)4.0解決方案予客戶,，西門(mén)子自家的安貝格(Amberg)工廠已符合工業(yè)4.0的需求。鄭智峰指出,，透過(guò)建構(gòu)工業(yè)4.0工廠的經(jīng)驗(yàn),，西門(mén)子除了強(qiáng)化自身產(chǎn)品完整度，也具備協(xié)助業(yè)者建置其所需的工業(yè)4.0工廠的能力,。此外,，西門(mén)子也積極與臺(tái)灣各界合作，以推升臺(tái)灣工業(yè)4.0的發(fā)展,。

　　工業(yè)4.0其中一項(xiàng)目標(biāo)是透過(guò)自動(dòng)控制,、元件間最佳化或疊加系統(tǒng)協(xié)調(diào)執(zhí)行一項(xiàng)完整的生產(chǎn)任務(wù)，需要為硬體、軟體和系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供新的解決方案,。尤其是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)處理分散任務(wù)的緊湊,、堅(jiān)固的解決方案，對(duì)獲取感測(cè)器資料,、精心設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)與中央IT系統(tǒng)和云端的通訊需求不斷增強(qiáng),。

　　臺(tái)灣浩亭(HARTING)總監(jiān)林筆章認(rèn)為，上述關(guān)鍵是從已建立的自動(dòng)化技術(shù)轉(zhuǎn)向整合產(chǎn)業(yè)(Integrated Industry),，即工業(yè)結(jié)合自動(dòng)化和資訊技術(shù),，啟用新型商業(yè)模式、新的產(chǎn)品和服務(wù),，提高可靠性和生產(chǎn)率,。為此，浩亭已在自家智慧工廠中實(shí)施廣泛的“浩亭為您提供整合產(chǎn)業(yè)解決方案”(HARTING Integrated Industry 4You,，HAII4YOU),。

　　元件代理商搶分杯羹：最后，半導(dǎo)體元件代理商也在這波工業(yè)4.0浪潮中獲得新商機(jī),。若是欲進(jìn)入工業(yè)4.0市場(chǎng)的業(yè)者,，在沒(méi)有明確概念的狀況下，不知該采用哪些關(guān)鍵元件,，或是想節(jié)省時(shí)間一次購(gòu)足所需,，那么除原廠之外，代理商將是較佳的選擇,。貿(mào)澤電子(Mouser)亞洲區(qū)技術(shù)支援主管蘇志倫提到,，代理商不僅代理許多原廠的優(yōu)質(zhì)零組件以及被動(dòng)元件，還建立應(yīng)用與技術(shù)相關(guān)子網(wǎng)站,，讓客戶可以最便利與快速的方式,，構(gòu)筑工業(yè)4.0的應(yīng)用技術(shù)藍(lán)圖。

　　安富利(AVNET)則與其合作夥伴提供完整的產(chǎn)品線,，如多樣化開(kāi)發(fā)平臺(tái),、各類(lèi)傳輸協(xié)定、無(wú)線感測(cè)網(wǎng)路(WSN)解決方案,、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等,，協(xié)助業(yè)者最佳化工業(yè)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率,，并進(jìn)一步節(jié)省人力資源成本。未來(lái)安富利也將進(jìn)一步加入系統(tǒng)整合的部份,，期可幫助客戶選擇完整的元件產(chǎn)品,，還可滿足客戶高度客制化需求。

　　網(wǎng)路+感測(cè)器≠工業(yè)4.0

　　由于目前工業(yè)4.0是片狀的發(fā)展,，各家業(yè)者各自努力,，未能串聯(lián)成全面的發(fā)展;也未有任何“標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”讓業(yè)者有所依循,。因此工業(yè)4.0對(duì)多數(shù)業(yè)者而言，像一種“如陷五里迷霧”的技術(shù)與市場(chǎng),，但工業(yè)4.0絕非只是在生產(chǎn)機(jī)器上加上網(wǎng)路與感測(cè)器那么簡(jiǎn)單,。

　　鄭智峰指出，許多廠商對(duì)工業(yè)4.0真正的意涵并不相當(dāng)清楚,，認(rèn)為在機(jī)器上加上網(wǎng)路與感測(cè)器就是工業(yè)4.0,，事實(shí)上，業(yè)者忽略了感測(cè)器收集到的資料分析,、更智慧且具自主性的機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)…等等技術(shù)問(wèn)題,。

　　回歸先前提到工業(yè)4.0涵蓋的九項(xiàng)核心技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)對(duì)相關(guān)業(yè)者而言,，不是件簡(jiǎn)單的事,。德國(guó)累積了10多年相關(guān)技術(shù)能力，才能在2011年進(jìn)一步提出工業(yè)4.0的計(jì)畫(huà),，并于2012年推動(dòng),，因此業(yè)者若是只看到工業(yè)4.0市場(chǎng)的美好，而忘卻背后需要龐大的技術(shù)實(shí)力“加持”,，不但無(wú)法真正了解工業(yè)4.0 究竟要做什么,，還會(huì)陷入不知該從何下手發(fā)展工業(yè)4.0的窘境。

　　大一統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范路遙迢：除了技術(shù)問(wèn)題外,，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)遙遙無(wú)期亦成為業(yè)者發(fā)展工業(yè)4.0的絆腳石,。安富利臺(tái)灣總經(jīng)理蔡守禮表示，目前工業(yè)4.0網(wǎng)路協(xié)定相當(dāng)混亂,，Google,、Apple與一些IC供應(yīng)商都各自有其解決方案，目前也尚未有任何跡象顯示會(huì)出現(xiàn)大一統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,。黎柏均則認(rèn)為,，在有線傳輸技術(shù)部份，工業(yè)乙太網(wǎng)路可望成為工業(yè)4.0通訊標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一,。

　　值得注意的是,，發(fā)展工業(yè)4.0時(shí)，業(yè)者勢(shì)必會(huì)面臨介面——也就是互通性——的問(wèn)題,。鄭智峰認(rèn)為,，工業(yè)4.0或許不需要統(tǒng)包方案(Total Solution)，不過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化相當(dāng)重要,，問(wèn)題是目前標(biāo)準(zhǔn)尚未并定義,，且標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)，以至于目前工業(yè)4.0呈現(xiàn)廠商各自努力的現(xiàn)象。再者,，許多廠商可能無(wú)力建構(gòu)完整垂直與/水平整合的產(chǎn)品,，而選擇跨業(yè)合作，但勢(shì)必會(huì)遭遇各家產(chǎn)品介面互通性問(wèn)題,，造成其客戶遭遇問(wèn)題時(shí),，無(wú)法有效解決。

　　鄭智峰表示,，國(guó)際大廠的確有主導(dǎo)工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)建立的優(yōu)勢(shì),，不過(guò)小廠間的異業(yè)合作是否也能夠建立大一統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，仍需時(shí)間觀察,。但大一統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)何時(shí)出現(xiàn),，實(shí)無(wú)法進(jìn)一步由現(xiàn)階段市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)況來(lái)預(yù)測(cè)，而介面問(wèn)題也將成為工業(yè)4.0發(fā)展的一大隱憂,。

　　發(fā)展工業(yè)4.0 臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)危機(jī)或轉(zhuǎn)機(jī)?

　　在全球“瘋”工業(yè)4.0的同時(shí),，臺(tái)灣業(yè)者與政府也相當(dāng)關(guān)注工業(yè)4.0。不過(guò),，臺(tái)灣發(fā)展工業(yè)4.0時(shí)將遭遇何種挑戰(zhàn),，將是臺(tái)灣廠商須留意的部份。鄭智峰分析,，事實(shí)上,，臺(tái)灣與德國(guó)制造業(yè)有相當(dāng)相似之處，如依賴(lài)外銷(xiāo),、制造能力強(qiáng),、注重機(jī)械制造發(fā)展，且皆遭遇人口老化問(wèn)題,，因此臺(tái)灣業(yè)者借鏡德國(guó)廠商的發(fā)展歷程最適合不過(guò),。

　　唯臺(tái)灣與德國(guó)廠商仍有不同之處，即是德國(guó)擁有許多自有品牌,，但臺(tái)灣多為代工,，因此德國(guó)廠商能根據(jù)其產(chǎn)品所需與特性，清楚了解其該發(fā)展工業(yè)4.0九大技術(shù)中的那幾項(xiàng);而臺(tái)灣廠商則由于都是依循母廠要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造,，因此尚未能掌握工業(yè)4.0的重點(diǎn)技術(shù),。

　　鄭智峰強(qiáng)調(diào)，未來(lái)臺(tái)灣制造業(yè)若仍是想以低成本,、品質(zhì)策略競(jìng)爭(zhēng),，將可能連已積極發(fā)展工業(yè)4.0的中國(guó)大陸都無(wú)法匹敵。因此臺(tái)灣廠商在調(diào)整心態(tài)后,，逐步發(fā)展工業(yè)4.0要求的九大項(xiàng)技術(shù),，再加上官方政府的推展及協(xié)助,，進(jìn)一步強(qiáng)化工業(yè)自動(dòng)化程度。

　　另外,，臺(tái)灣業(yè)者除了最佳化硬體制程、建立制程模組化外,，還須全面整合自動(dòng)化設(shè)計(jì);而軟體平臺(tái)的建構(gòu)則須從基礎(chǔ)環(huán)境整合開(kāi)始,，并建立工廠數(shù)位平臺(tái)、結(jié)合自動(dòng)化設(shè)計(jì),，最后還需重視網(wǎng)路安全,、工業(yè)4.0應(yīng)用方式等，進(jìn)而達(dá)成臺(tái)灣工業(yè)4.0計(jì)畫(huà)——“生產(chǎn)力4.0”目標(biāo),。