第四章 研究結果與分析
第一節 工業 4.0 個案公司發展模式
Startseite Fraunhofer-Gesellschaft(夫朗和斐協會，歐洲最大的應用科學研 究機構)進行實體與數位資料延伸蒐集，並進行分析、統整與歸納成一完整論述，
文本分析引用來源附於附錄與引用編號，以供參考對照。
第一節 工業 4.0 個案公司發展模式
工業 4.0 的概念發源於歐洲，而後先進國家諸如美國、日本盡皆參考工業 4.0 的基本理念發展出適合該國的工業發展計畫。本研究選定的企業個案為歐洲 的工業龍頭公司西門子(Simens)、艾波比(Asea Brown Boveri, ABB)、施耐德電 機(Schneider Electric)，探究從工業 4.0 的核心概念開始，歐洲企業針對工業 4.0 的發展進行了哪些布局，透過歷史脈絡的沿革為經，企業的組織活動為緯，
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在越來越多的場合，西門子都宣稱自己是「歐洲第二大的軟體公司」，僅次於思 愛普(SAP)公司。大企業這種由硬體轉軟體的經營策略，並非是少數個案，如 IBM、
Cisco、GE 這些傳統硬體大廠其核心業務都已轉為提供軟體與雲端服務，其主要 原因為硬體公司取得利潤的方式，是透過平衡產品營收與各項成本，然而，軟體 公司則是透過服務模式，透過軟體升級與持續的維修，靠著經常性收入獲利。隨 著硬體生產的毛利不斷的萎縮，再者軟體具有幾乎接近於零的生產邊際成本，企 業的經營轉為以軟體服務為主，硬體銷售為輔已是未來製造業的大趨勢，軟體實 力的提升勢在必行(附錄編號 2)。
表 4-1 西門子在千禧年以後的重點發展事件
2004 西門子推出 65 系列行動電話，雖然因為良好的使用者介面設計廣 受歡迎，然而因為軟體的缺失導致消費者的抗議，最終西門子不得 不招回手機，此事件使西門子決意發展軟體(附錄編號 3)。
2006 西門子以 35 億美金收購產品生命週期軟體(Product Lifecycle Management, PLM)及其開發商 Unigraphic，這是西門子歷史上第 一件購併軟體事件，為其軟體轉型的濫觴，此部門即為後來的 Simens PLM software，為西門子的軟體核心部門(附錄編號 2)。
2011 收購軟體公司 Vistagy(主要開發將電腦設計場景轉為實際應用場 景的軟體)與 emeter(為 B2C 提供能源管理方案的公司) (附錄編號 4，5)。
2013 收購 TESIS PLMware(同為 PLM 軟體的開發廠商) (附錄編號 6)。
2014 收購 Camster(為 MES 開發廠商) (附錄編號 7)。
出售所有家電股份，退出家電市場，專注於 B2B 市場(附錄編號 1)。
宣布「2020 願景」，將原先的 16 個業務集團精簡縮編並新增數位 集團，合計總共 10 個業務集團：發電與天然氣集團、風力發電與
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可再生能源集團、發電服務集團、能源管理集團、樓宇科技集團、
交通集團、數位化工廠技術集團、過程工業與驅動技術集團、金融 服務集團、醫療業務集團(附錄編號 1)。
2016 收購 Materials Solutions(3D 列組件開發商) (附錄編號 8)。
收購 Mentor Graphics(為 IC 設計自動化與電子系統設計系統供應 商) (附錄編號 9)。
在德國漢諾威工業展上，首次推出工業雲平台 Mindsphere。
2017 工業雲平台 Mindsphere 已成為西門子最重要的核心技術，且已有 50 多種工業用 App 被開發應用。
(資料來源：本研究整理)
在工業 4.0 發展裡，首重系統智慧化，西門子於 2016 年推出的 Mindsphere 工業雲平台是其最關鍵的技術。自 2006 年起，西門子大筆收購了產品生命週期 軟件與服務商 Unigraphics，之後更陸續收購各種工業軟體公司，逐漸將公司從 硬體轉為軟體驅動的製造業。
從西門子近十年的發展歷程不難看出，透過不斷的購併與整合，去蕪存菁將 事業群整併到少數領域，專注進行 B2B 的商業模式。西門子十年磨一劍，最終推 出自己專屬的工業雲平台 Mindsphere，而在旗下所花的功夫，則是多年耕耘所 取得的各式工業軟體
工業雲平台 Mindsphere
在西門子為客戶提供的解決方案裡，有著名為數位雙胞胎(Digital Twins, Twins Model)的概念。在生產製造過程裡的所有參數、實際步驟，實質物理系統 的所有要件，將被設計、模擬並模組化，在虛擬世界裡建立一個鏡像般的雙胞胎 系統。此項步驟就是建模的過程，西門子透過協助企業客戶進行數位雙胞胎系統 的建立，協助客戶模擬實況，並針對真實的產能調配做出建議(附錄編號 10)。
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圖 4-1 西門子自動化工業解決方案
資料來源：(Siemens Mindsphere Whitepaper，2017)
企業能夠透過安插專屬的 MindConnect 感測器，此裝置具有隨插即用的特性，
能使客戶快速進行偵測安裝，同時具備能夠相容的第三方資訊系統的能力，因此 非西門子所產的硬體設備也能運用 Mindsphere 的功能，且整個過程可以做到無 需停機，客戶僅需設定需要傳送至 Mindsphere 的資料，接著使用 Fleet Manager 觀看目前製程的運作狀況與建議改進方案。
從不同的系統收集數據以後，Mindsphere 會協助處理相異系統的數據成為 具關連性的資訊，以提供企業客戶做預測性維護，以及資源配置最佳化的決策參 考。Mindsphere 並提供 Fleet Manager 讓企業客戶觀看目前製程的運作狀況與 建議改進方案，客戶能夠輕易透過此裝置，感受大數據分析如何協助改進原本的 製造流程。
除了 Mindsphere 本身提供的數據分析服務，企業客戶也能夠使用 Mindsphere 裡的應用程式設計界面(Application Programming
Interface,API) ，就像 Apple 的 iOS 系統得以允許參與者使用 Swift 程式語言 設計自己專屬的 App，這項設計介面名為 MindsApp，企業使用者得以利用數位資 源設計適用於自己公司的軟體，同時西門子會協助企業客戶進行專業工業管理軟
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體的技術支援，透過深厚的工程經驗提供數位化輔助，使客戶在數位化轉型過程 裡，能有適切的轉型顧問諮詢，並大幅降低開發成本(附錄編號 10)。
圖 4-2 西門子 Mindsphere 層級架構
資料來源：(Siemens Mindsphere Official Website，2018)
在 2016 年德國漢諾威工業博覽會上，西門子展示了虛實整合系統的相關技 術，除了關鍵的工業雲平台 Mindsphere，還提出了 Closed Loop Manufacturing 與 Integrated Mechatronics Engineering for Automation 兩個重要方案。
Closed Loop Manufacturing 此方案的重點在於整合數據資料使其達到一致性，
使得不同資訊系統間的整合速度加快，讓產品從設計到銷售的循環速度更快，減 少產品生產的 life cycle；Integrated Mechatronics Engineering for Automation 則用於建造新廠房設備時，能將各個部位零件都整合進同一資訊模 組裡，一個組件的資訊僅需輸入一次即可在各個資料庫間流通，能減少需要重複 輸入造成的人力成本，並且具有系統自行偵測除錯的功能(附錄編號 11)。
截至目前為止，已經有五十餘種的工程應用 App 被開發出來，並且已有許多 歐洲的中小企業透過西門子 Mindsphere 的協助轉型為智慧工廠。舉例而言，德 國加工具製造機 Fooke Gmb 的困境在於個機台之間具有機差，因此生產前均須經
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過試機時間測量機況，浪費了實際生產時間；經由西門子軟體 VNCK 協助，達到 90%的虛實整合率，即時監控所有機台的健康狀況，並減少了 70~80%的試機時間 與增加 20%的生產效率。航空發動機製造商 MTU Aero Engines 經由軟體 Sinumerik 優化，將所有數據集中由中央系統整合管理，使各機台能得到一致的生產品質，
也增加平均產出率。德國齒輪工具機製造商 Kapp Niles 則受益於 MCD 技術，將 生產所需的機構整合並且數位化管理，經過虛實整合後，減少不同部門的溝通成 本，開發效率增加了 65%(附錄編號 12)。
從以上的案例可以得知，即使是數位化程度不高的製造業，也能夠透過感測 器進行連結，使用 Mindsphere 的資源協助建模，將資訊統合數位化管理，透過 虛實整合系統決定有效的數據運作內容，並進行全方面的管理，從而提升效率。
圖 4-3 西門子 Mindsphere 示意圖
資料來源：(Siemens Mindsphere Whitepaper，2017)
工業雲平台 Mindsphere 的優勢
工業雲平台並不是嶄新的概念，實際上最早是由 GE 的 Predix 開創了工業雲 平台，同時也有許多後進者如惠普、思愛普、百度、華為等公司紛紛加入這塊極 具潛力的市場，更遑論亞馬遜、谷歌這些網路雲端企業早已在雲端技術深耕多年，
擁有先進的技術優勢。西門子的競爭優勢為何?
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相較於其他的雲平台，西門子的 Mindsphere 有幾大特點：1.由底至頂，從 底層的零件作為連結的起始點，再逐步連結到頂層的整合系統。2.對垂直整合有 全盤深入的了解，西門子能針對企業客戶在供應鏈裡所在的位置，提供其所需要 的服務。3.獨特的開放特性，提供了很好的相容性，使得第三方的設備的資料也 能被整合進平台裡。可以這麼去思考 Mindsphere 平台，那是一個操作系統，向 下能夠將所有相異的系統通通整合，向上則提供企業客戶能夠取得各式應用軟件， 控，作為主要開發方向，並且透過資料分類技術(Data Classification)，針對
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Mindsphere 目前的收費方式類似於一般的雲端收費，按照數據使用量來進 行收費。Mindsphere 的定價模型主要透過三個部分構成，連結要件(Mind Connet) 、固定月費率(Monthly Fee)、數據模型(Data Model) ，由這些要素產 生的總數據傳輸量來決定企業的收費標準。企業透過雲端的方式進行轉型，這種 成本相較自己開發系統，顯得較低且減少摸索時間，這種協作模式有利於加速工 業 4.0 的進程(附錄編號 14)。
從西門子觀察其在美國專利佈局方面，2010 年以前的趨勢主要在醫療機械 與智慧製造方面，但 2010 年以後逐漸偏重與產品生命週期(life cycle)相關的 專利，此外與無線通訊、資源巡迴、CAD 系統與早期預警等相關的專利也是近年 來的重點。從這幾點來看，西門子現階段已完成 Mindsphere 智慧化整合平台，
下一步應該是將從當前的有線通訊移轉至無線通訊，並且將預測性維護與資源利 用最佳化，前者是轉為真正工業物聯網的關鍵，而後者是將目前提供的服務品質 再更進一步的行動(附錄編號 15)。
二、艾波比 序言
艾波比(Asea Brown Boveri, ABB)是一家總部位於瑞士蘇黎世的工程公司，
其主要範疇為電力、能源、機器人、自動化，屬於較偏向傳統工業的經營範圍。
長期以來，艾波比對機器人在製造業上的協作功能開發，有著亮眼的成績，致力 於透過智慧機械系統，協助其他製造工廠進行自動化的流程。
相較於其他競爭對手，艾波比在工業軟體的開發方面切入稍慢，在工業 4.0