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• 撰文者：

  林耿呈(Aaron Lin)
  慧稳科技股份有限公司 总经理
  AIWin Technology Co., Ltd., General Manager

 

工业4.0（Industry 4.0）为德国政府提出的高科技战略计划之一，主要提升制造业的电脑化、数位化、自动化与智能化，更进一步是将物联网、大数据、云端、人工智慧结合到工厂之中，以达到具有适应性、资源效率、及人因工程学的智慧工厂（Smart Factory）。自动化工程中，在一台机器中装上感测器是目前常用的方式，但只限于单机单功能监测，并无法实现串连起物联网的概念，然而随着智慧型感测器与资料通讯技术的发展，可以透过它们将资讯串连起来，形成大数据，这些一大堆的数据没有经过分析与判读来产生有用的资讯，这些数据就不具有价值。智慧工厂各生产环节中物物相连所形成的大数据，如果不经过分析，就不具有价值，所以需透过人工智慧的技术，将这些数据进行评估、回归与分析。而面对这么庞大的资料中，有效的采用人工智慧来分析将会是个挑战；深度学习为人工智慧中之一技术，它的优点是可在大量数据中，自我深度学习并分析，相对的更深度学习将所带来的运算量相当庞大，所以如何结合深度学习与大数据而有效的提供数据资讯与分析，将会是未来各家面临的机会与挑战。

智慧工厂之产业结构

在工业4.0的发展下，全球智慧工厂市场规模逐年增加，智慧工厂是指结合硬体，软体与系统整合，使工厂生产行为具有感测物连网(IoT)、资搜集分析（Big Data）、人工智慧(Artificial Intelligence，AI)、虚实系统整合且具人机协同作业。我国智慧工厂的产业练结构上，分为六大链结(如图1、2)，分别为1.工业电脑与机器人、2.自动化产品设计、3.自动化生产制造、4.自动化物料储运、5.自动化系统整规划、6.自动化创新运用。这六大项中，各有各大企业、法人与学校单位进行布局，但我国的产业偏重尚在前端硬体布置上，而后端的自动化系统整合与具有资料收集软体整合规划属少部分，经我国法人机构分析发现我国缺少最后端部分，即为资料的人工智慧化与云端运算软体研发与资讯整合设备商(如图2、3)，目前台湾与大陆制造业工厂中，大部分尚在处于工业2.5~3.0之间(半导体产业除外)，而各家工厂都期盼可以透过工业4.0来有效管理，品质掌控与精简人力。世界大厂IBM在朝往工业4.0发展上定义并分类出四大项目：

1.工厂自动化：透过智慧机器人和自动化设备提高生产效率

2.工厂网路化：机台设备连网，运用物联网与云端技术进行生产流程远端管理

3.工厂智慧化：生产数据收集与分析，找出影响产品品质与设备效率的变异数以进行优化

4.工厂虚实化：整合生产设备与管理系统，全面数位化生产流程，产品设计与生产线上模拟分析

▲图1 我国智慧工厂产业练结构(资料来源:MIC整理， 2014年8月)

▲图2 我国智慧工厂供应商结构(资料来源:MIC整理， 2014年8月)

▲图3 工业4.0产业练缺口(资料来源: 资策会2015)

我国也应映工业4.0而提出了生产力4.0发展方针，台湾在80年代开始推对产业自动化，推动了生产1.0~3.0，有效的提高人均产值(如图六所示)，奠定良好基础， 生产力4.0强调利用智慧型机器人(自动化设备)、物联网与大数据等技术、推动产业设备智能化、工厂智慧化与系统虚实化，以提升附加价值与生产力，生产力4.0将会把重点放在智慧自动化，智慧自动化包含，1.讯号感测、2.资料处理、3.智慧决策、4.作动控制等部分。在这几家法人机构的统计下，智慧工厂中的资讯整合商与智能分析是最大的缺口，也是新创公司可切入的利基点。

▲图4 生产力1.0至生产力4.0发展历程与人均产值(资料来源， 资策会2015)

智慧工厂市场状况

产业情报研究所(Market Intelligence & Consulting Institute，MIC) 2015年统计(如图5)，全球智慧工厂2015年市场规模超过1800亿美元，预估逐年皆有10%左右的成长，整体规模中有90%比重在于自动化设备与工业机器人市场，而资料分析市场将会成长最快，预估2018年整体规模突破30%的成长。

▲图5 2012~2018年全球智慧工厂市场规模与预估(资料来源:MIC整理， 2015年4月)

在工业自动化设备与控制技术市场预估上，Marketandmarkets于2014年10月报告中指出其中预估2015 – 2020年市场规模值较大的为DCS（Distributed Control System，分散式控制系统）、ERP( Enterprise Resource Planning，企业资源规划 )、PLM (Product Lifecycle Management，产品生命周期管理)、工业机器人、工控设备(Motors and drivers、Relays、Switches and Sensors)。预估2020年时，DCS的全球市场规模为816亿美元；ERP为683亿美元；PLM为427亿美元；工业机器人为391亿美元(如表一与图六所示)。

▲表1 各项工业控制技术与工厂自动化设备市场规模列表， 单位Billion(资料来源: Marketandmarkets 2014/10)

▲图6 工业控制技术与工厂自动化设备市场规模曲线图(资料来源: Marketandmarkets 2014/10)

DCS分散式控制系统在2020年的市场规模预估为816亿美元，这也表示IOT物联网在智慧工厂的发展效应，将会在每个设备布设分散式的控制系统，再将资讯整合到云端形成大数据(Big Data)，相对于资讯整合与大数据分析的需求也会随之增加。