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• 撰文者：

  林耿呈(Aaron Lin)
  慧穩科技股份有限公司 總經理
  AIWin Technology Co., Ltd., General Manager

 

工業4.0（Industry 4.0）為德國政府提出的高科技戰略計畫之一，主要提昇製造業的電腦化、數位化、自動化與智能化，更進一步是將物聯網、大數據、雲端、人工智慧結合到工廠之中，以達到具有適應性、資源效率、及人因工程學的智慧工廠（Smart Factory）。自動化工程中，在一台機器中裝上感測器是目前常用的方式，但只限於單機單功能監測，並無法實現串連起物聯網的概念，然而隨著智慧型感測器與資料通訊技術的發展，可以透過它們將資訊串連起來，形成大數據，這些一大堆的數據沒有經過分析與判讀來產生有用的資訊，這些數據就不具有價值。智慧工廠各生產環節中物物相連所形成的大數據，如果不經過分析，就不具有價值，所以需透過人工智慧的技術，將這些數據進行評估、回歸與分析。而面對這麼龐大的資料中，有效的採用人工智慧來分析將會是個挑戰；深度學習為人工智慧中之一技術，它的優點是可在大量數據中，自我深度學習並分析，相對的更深度學習將所帶來的運算量相當龐大，所以如何結合深度學習與大數據而有效的提供數據資訊與分析，將會是未來各家面臨的機會與挑戰。

智慧工廠之產業結構

在工業4.0的發展下，全球智慧工廠市場規模逐年增加，智慧工廠是指結合硬體，軟體與系統整合，使工廠生產行為具有感測物連網(IoT)、資蒐集分析（Big Data）、人工智慧(Artificial Intelligence，AI)、虛實系統整合且具人機協同作業。我國智慧工廠的產業練結構上，分為六大鏈結(如圖1、2)，分別為1.工業電腦與機器人、2.自動化產品設計、3.自動化生產製造、4.自動化物料儲運、5.自動化系統整規劃、6.自動化創新運用。這六大項中，各有各大企業、法人與學校單位進行布局，但我國的產業偏重尚在前端硬體佈置上，而後端的自動化系統整合與具有資料收集軟體整合規劃屬少部分，經我國法人機構分析發現我國缺少最後端部分，即為資料的人工智慧化與雲端運算軟體研發與資訊整合設備商(如圖2、3)，目前台灣與大陸製造業工廠中，大部分尚在處於工業2.5~3.0之間(半導體產業除外)，而各家工廠都期盼可以透過工業4.0來有效管理，品質掌控與精簡人力。世界大廠IBM在朝往工業4.0發展上定義並分類出四大項目：

1.工廠自動化：透過智慧機器人和自動化設備提高生產效率

2.工廠網路化：機台設備連網，運用物聯網與雲端技術進行生產流程遠端管理

3.工廠智慧化：生產數據收集與分析，找出影響產品品質與設備效率的變異數以進行優化

4.工廠虛實化：整合生產設備與管理系統，全面數位化生產流程，產品設計與生產線上模擬分析

▲圖1 我國智慧工廠產業練結構(資料來源:MIC整理， 2014年8月)

▲圖2 我國智慧工廠供應商結構(資料來源:MIC整理， 2014年8月)

▲圖3 工業4.0產業練缺口(資料來源: 資策會2015)

我國也應映工業4.0而提出了生產力4.0發展方針，台灣在80年代開始推對產業自動化，推動了生產1.0~3.0，有效的提高人均產值(如圖六所示)，奠定良好基礎， 生產力4.0強調利用智慧型機器人(自動化設備)、物聯網與大數據等技術、推動產業設備智能化、工廠智慧化與系統虛實化，以提升附加價值與生產力，生產力4.0將會把重點放在智慧自動化，智慧自動化包含，1.訊號感測、2.資料處理、3.智慧決策、4.作動控制等部分。在這幾家法人機構的統計下，智慧工廠中的資訊整合商與智能分析是最大的缺口，也是新創公司可切入的利基點。

▲圖4 生產力1.0至生產力4.0發展歷程與人均產值(資料來源， 資策會2015)

智慧工廠市場狀況

產業情報研究所(Market Intelligence & Consulting Institute，MIC) 2015年統計(如圖5)，全球智慧工廠2015年市場規模超過1800億美元，預估逐年皆有10%左右的成長，整體規模中有90%比重在於自動化設備與工業機器人市場，而資料分析市場將會成長最快，預估2018年整體規模突破30%的成長。

▲圖5 2012~2018年全球智慧工廠市場規模與預估(資料來源:MIC整理， 2015年4月)

在工業自動化設備與控制技術市場預估上，Marketandmarkets於2014年10月報告中指出其中預估2015 – 2020年市場規模值較大的為DCS（Distributed Control System，分散式控制系統）、ERP( Enterprise Resource Planning，企業資源規劃 )、PLM (Product Lifecycle Management，產品生命週期管理)、工業機器人、工控設備(Motors and drivers、Relays、Switches and Sensors)。預估2020年時，DCS的全球市場規模為816億美元；ERP為683億美元；PLM為427億美元；工業機器人為391億美元(如表一與圖六所示)。

▲表1 各項工業控制技術與工廠自動化設備市場規模列表， 單位Billion(資料來源: Marketandmarkets 2014/10)

▲圖6 工業控制技術與工廠自動化設備市場規模曲線圖(資料來源: Marketandmarkets 2014/10)

DCS分散式控制系統在2020年的市場規模預估為816億美元，這也表示IOT物聯網在智慧工廠的發展效應，將會在每個設備佈設分散式的控制系統，再將資訊整合到雲端形成大數據(Big Data)，相對於資訊整合與大數據分析的需求也會隨之增加。