第四章 研究結果與分析
第三節 工業 4.0 發展模型與關鍵成功因素
國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
(資料來源：本研究整理)
從此發展模式觀察，目前多數製造業已處於工業 3.0 的自動化程度，次階段 則必須開發穩定度與相容度高且方便安裝的連接器，以創建數據安全傳輸的狀態。
數據必須有處理中心來分析，此時集成的工業雲平台就顯得重要，但空有平台發 揮的效能也有限，平台裡工業應用軟體的品質與數量才能吸引更多的企業客戶加 入，雲端與網絡能力兩者兼備，虛擬分析網路中心運行才能流暢。
企業客戶在工業雲平台供應商的協助下，透過自家企業的 know-how 與供應 商協同建構有效的分析數據，並構置無障礙的資訊處理中心，經由透明化的產線 分配，決策者得以在數據分析的輔助下進行最佳的生產決策，最終滿足客製化的 需求。
第三節 工業 4.0 發展模型與關鍵成功因素
在前面的文獻探討章節，介紹了工業 4.0 的發展緣由與願景，在本研究的個 案分析過程裡，根據次級資料的彙整與分析結果，可以進一步歸納出工業 4.0 發展的關鍵成功因素有六，分別為指數型成長科技的導入、生產機具的自我檢測 與維護、感測器與傳感技術的開發、產線資訊系統的建置、雲端平台與虛實整合 系統的建置、整合式資訊系統與商業決策輔助，茲詳述如下：
客製化(Customization)
靈活根據需求進行產能調配、快速生產 內容(Context)、社群(Community)
透過自我匹配以得到有效數據、生產效能均一化 資訊整合與溝通成本降低、決策加速
‧
3D 列印(Three-dimensional printing)，又稱為積層製造(Additive manufacturing)，主要使用 3D 物件電子設計檔，機台再透過雷射加熱材質，
像堆積木般將材料逐步堆疊結合，最後形成完整的物件。理論上 3D 列印可以做 到零額外材料耗損，但目前精度仍未能全面取代傳統製造技術，儘管如此，其適 用於少量多樣的生產特性，仍被視為是工業 4.0 推動的關鍵之一(Deloitte，
2014)。
在最近的一份報導中指出，3D 列印與傳統製造技術的混和製造搭配，將可 為業者帶來更大的利益。與其將 3D 列印視為未來製造主力，不如將其優勢用來 局部取代傳統製造耗損成本較高的步驟(如鑄模)，提升整體供應鏈的生產力，並 能將低 10%的機器成本(Danielle，2018)。
工業機器人的優點已於前述個案說明，而其導入製造業已是不可避免的趨勢。
由國際機器人協會 2017 年工業機器人報告書指出，自 2011 年起至 2016 年，全 球工業機器人銷售量平均年成長率為 12%，而 2016 年單年成長率達 16%，若以產 業需求來看，當前運用工業機器人成長最快的產業為電子製造業，2015 年成長 率 19%，2016 年成長率達 41%。隨著需求的增加，預期到了 2020 年，擁有更多 智慧化功能的機器人將會被開發出來(IFR，2017)。
二、生產機具的自我檢測與維護
在製造業的生產過程裡，對原物料的使用主要是透過「減法」過程，將原物 料透過削減成符合生產規格的物件後，再經過加工組裝形成所需的產品，在生產 過程裡耗損的物料往往無法回收再利用，其中由於生產模具的使用劣化造成的耗
‧
來進行機台維護(Preserving Maintenance)的時程規劃。然而，由於實際製造過 程使用的物料可能會加速機台耗材的磨損，例如過硬的材質可能加速鋸齒零件更 MTU Aero Engines、齒輪工具機製造商 Kapp Niles 等皆透過這種方式監控機台 的健康狀態，來提升機台的生產效能。
現有技術裡的低功耗廣域網路(LPWAN)具有符合以上需求的特徵，如 LoRa、
NB-IoT、SigFox 等，但這些技術都未臻完善，因此通往工業 4.0 的未來藍圖上，
‧
取捨(Deloitte，2015)。從工業 4.0 的發展需求來看，透過資訊系統來協助人類管理者來進行製造已 然是必經的途徑，資訊系統的整合與協同製造，才能使製造業從硬體製造進步到 具有附加價值的延伸，無論是西門子的Mindsphere、艾波比的AbilityTM、施耐德 的EcoStruxureTM，其核心事務均是幫助企業客戶建立中央資訊整合系統。
五、雲端平台與虛實整合系統的建置
‧
ABB的AbilityTM、Schneider的EcoStruxureTM，美國GE的Predix，日本Hitachi的 Lumeda等。
唯工業雲的發展顧慮來自於數據的保密性，各企業並不願輕易將製造生產的 關鍵數據放到雲端網路上，一但遭到竊取極有可能瞬間失去競爭力。因此在工業 雲的未來發展，是否能夠提供絕對安全的雲端使用環境，將會是工業雲廠商最重 要的競爭關鍵。
在工業 4.0 裡資訊整合系統的概念，主要與虛實整合系統(Cyber-Physical System)有關，Physical 指的是現實生活裡的各種環境，按照自然定律與物理法 則運作的系統，而 Cyber 則是透過網路與計算機控制，將物理系統進行分析映射
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
這種資訊匹配過程，不僅在實體機台與虛擬模型之間，機台與機台之間也能 夠透過這種過程來進行自我比較與自我校正，找出機台的差異性，實行自動認知 並將效能最佳化，透過此種方式能夠解決傳統製造過程機差問題造成的出貨品質 不穩定，使所有的機台都能用相同的執行參數進行一致品質的生產。
傳統管理模式在溝通上容易出現問題的原因之一在於，部門本位主義與目標 不明確，穀倉效應使各部門決策方向難以一致。
工業 4.0 最終的願景在於整合所有的資訊系統以使資訊流通，系統會針對企 業最終目標進行最佳化選擇的策略組合，管理者的決策方式將會從現有的獨立決 策或協商決策，轉型為透過虛實整合系統協同合作進行系統化決策，打破現況因 資訊不透明而增加的溝通成本。
透過虛實整合系統使整個工廠的機台處於能相互協作的狀況後，面對客戶的 客制化要求，系統便能根據產能的調配，將可利用的資源進行最適化配置，並且 追蹤各機台實質機況，做動態的產能彈性配置，使客製化生產過程達到更快速的 生產週期(Cycle Time) 。
總和來講，工業 4.0 透過資訊化的統整來瓦解溝通壁壘，使得各部門的資源 得以互通，系統得以透過自我檢測、自我資源調配、動態彈性應對來增加生產競 爭力。