設備供應商實施工業4.0轉型之研究 -以A公司為例 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學商學院經營管理碩士學程全球台商班組碩士論文. 立. 政治大. ‧ 國. 學. 設備供應商實施工業 4.0 轉型之研究 -以 A 公司為例. ‧. A Research of implementation of Industry 4.0. sit. y. Nat. transformation by equipment suppliers. n. er. io. -Case a study of Companyi vA. l C hengchi Un. 指導教授：季延平博士研究生：潘佳憶撰. 中華民國一百零五年一月.

(2) 誌謝辭. 離開校園十餘載再進入政大 EMBA 就讀，再次享受學生生活，在優秀的師資群、完善的課程以及優秀學長姐的環境下再次充實自己，收穫匪淺。. 政治大. 本篇論文得以順利完成，首先要感謝我的指導教授季延平教授，. 立. 兩年多來的悉心指導與照顧，讓我在管理學程上有莫大啟迪。也感謝. ‧ 國. 學. 兩位口試委員，林柏生教授以及黃瓊玉教授，在學生的論文上的指導. io. sit. Nat. 讓我在處事為人方面有更寬闊的視野。. y. ‧. 使其更加完善。也感謝我們台商班 102 級還有認識的 EMBA 學長姐，. er. 在職場上工作之餘又須進修上課，最感謝的是家人的體諒及支. al. n. iv n C U h e n g c h i EMBA 持，沒有你們的支持與鼓勵，我無法完成學業。. 要感謝的人很多，最後，將此論文獻給所有關心我，愛我以及我愛的人。. 民國一百零五年二月十八日于台北政大. i.

(3) 摘要工業 4.0 自從被工業大國的德國提出後，不僅啟發製造業生產觀念的改變，更促進業者積極落實，並且如火如荼地在美、日、中國等製造業國家蔓延發展，美國提出”工業互聯網”、”中國提出”中國製造. 2025”、而台灣也提出”生產力 4.0 計畫”。因此，製造業生產之源的設備供應商更需積極投入工業 4.0 的發展。有鑑於此，設備供應商業者如何為其製造業客戶發展工業 4.0，進而建立推動的策略與模式，進而利於設備供應商整體績效的提昇，即是本研究的主軸。. 政治大. 本研究不僅針對工業 4.0 進行文獻探討，並從個案公司營運現況、. 產業結構、工業 4.0 狀況等三方向進行分析，以其萃取其重要的關鍵. 立. ‧ 國. 學. 要素，而期益於個案公司為其客戶推動工業 4.0 與推動策略與模式的建立，並利於設備供應商產業推動工業 4.0 研究領域之發展。. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. ii. i Un. v.

(4) 目錄誌謝辭 ........................................................................................................................................ i 摘要 ........................................................................................................................................... ii 目錄 .......................................................................................................................................... iii. 第一章研究緒論 ..................................................................................................................... 1. 第一節背景動機 ................................................................................................................. 1 第二節方向目的 ................................................................................................................. 3 第三節預期貢獻 ................................................................................................................. 4 第四節論文架構 ................................................................................................................. 5. 政治大第二章文獻探討 ..................................................................................................................... 7 立. 第五節研究限制 ................................................................................................................. 5. ‧ 國. 學. 第一節工業 4.0 ................................................................................................................... 7. 第一項工業 4.0 的 8 大關鍵 ........................................................................................10. ‧. 第二項具有“自省”能力的預測製造系統 ....................................................................11. Nat. 第三項從不可見問題入手提升創新價值 ...................................................................13. sit. y. 第四項德國的工業 4.0 與美國的 CPS .........................................................................14. n. al. er. io. 第二節工業巨量資料 .......................................................................................................15. i Un. v. 第一項傳統製造的 5M 系統........................................................................................15. Ch. engchi. 第二項製造資訊系統的 6C 功能 .................................................................................16. 第三節工業 4.0 成熟度評估 ............................................................................................17. 第四節實現工業 4.0 需要大量投資(VolkmarKoch，2015-06-03)..................................18 第一項重大變革推動企業實施工業 4.0 .....................................................................19. 第二項建立數位商業模式 ...........................................................................................20 第三項降低價值鏈成本 ...............................................................................................21. 第五節智慧研發(夷萍，2015-07-10) ..............................................................................21 第六節中國仍是全球經濟助推器 ...................................................................................23. 第七節中國製造的五項轉變(夷萍 2015-06-10) .............................................................25. 第八節德美中三國的工業 4.0 比較(夷萍，2015-10-23) ...............................................27 iii.

(5) 第一項德國的工業 4.0 規劃 ........................................................................................27. 第二項美國的工業網際網路規劃 ...............................................................................28 第三項中國的中國製造 2025 規劃 .............................................................................29. 第九節製造業的服務化 ...................................................................................................30. 第三章研究架構與方法 .......................................................................................................49. 第一節研究架構 ...............................................................................................................49. 一、自變項-實施工業 4.0 企業之探討 .........................................................................49 二、應變項-企業轉型之探討 ........................................................................................50 三、中介變項-設備供應商之探討 ................................................................................50. 第二節研究方法 ...............................................................................................................50. 政治大. 一、研究方式、對象與資料搜集分析 .........................................................................50. 立. 二、研究工具 .................................................................................................................53. ‧ 國. 學. 第四章個案分析 ...................................................................................................................55. 第一節產業分析-設備供應商 ..........................................................................................55. ‧. 第二節個案營運現況之分析 ...........................................................................................58. y. Nat. 一、營運發展 .................................................................................................................58. sit. io. 二、營運現狀 .................................................................................................................61. er. 三、SWOT 分析 ..............................................................................................................63. al. n. iv n C 四、工業 4.0 發展環境分析 .......................................................................................... 64 hengchi U 五、公司工業 4.0 發展風險分析 ..................................................................................66. 第三節 A 科技公司實施工業 4.0 前後之分析 .................................................................66 一、A 科技公司實施工業 4.0 前 ...................................................................................66 二、A 科技公司實施工業 4.0 後 ...................................................................................68. 第五章結論與建議 ...............................................................................................................70 第一節結論 .......................................................................................................................70 第二節建議 .......................................................................................................................71. 一、對個案公司建議 ..................................................................................................... 71 二、對未來研究的建議 .................................................................................................72 iv.

(6) 參考文獻 .................................................................................................................................74. 圖目錄圖 1- 1：全球 25 個首要出口國製造業成本指數(資料來源：中國經濟網)... 2 圖 2- 1：文獻探討架構圖 ................................................................................... 7 圖 3- 1：研究架構圖 ......................................................................................... 49 圖 3- 2：訪談問題架構圖 ................................................................................. 53 圖 3- 3：研究步驟圖 ......................................................................................... 54 圖 4- 1：自動化設備各零組件相關產業 ......................................................... 57 圖 4- 2：A 科技公司核心價值圖示 ................................................................. 60 圖 4- 3：A 科技公司核心技術 ......................................................................... 62 圖 4- 4：A 科技公司生產設備領域現況 ......................................................... 62 圖 4- 5：A 科技公司組織圖 ............................................................................. 63 圖 4- 6：智能設備標準機模組化架構(機構)................................................... 67 圖 4- 7：智能設備標準機模組化架構(電控)................................................... 68 圖 4- 8：A 科技公司發展工業 4.0 標準機人機協作設備生產線示意圖 ...... 69 圖 4- 9：A 科技公司工業 4.0 設備智能標準化努力方向圖 .......................... 69. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. sit. y. Nat. n. al. er. io. 表目錄表 4- 1：A 科技公司產品應用歷程 ................................................................. 60 表 4- 2：A 科技公司 SWOT 分析圖 ................................................................ 64. Ch. engchi. v. i Un. v.

(7) 第一章研究緒論本研究的進行，乃源於工業 4.0 自從被工業大國的德國提出後，就如火如荼地全球蔓延發展，不僅啟發製造業生產觀念的改變，更促進業者積極落實。因此，製造業生產之源的設備供應商更是投入工業 4.0 的發展。有鑑於此，設備供應商業者如何為其製造業客戶發展工業 4.0，進而建立推動的策略與模式，進而利於設備供應商整體績效. 的提昇，即是本研究的主軸。所以，本研究不僅針對工業 4.0 進行文獻探討，並從個案公司營運現況、產業結構、工業 4.0 狀況等三方向進行分析，以其萃取其重要的關鍵要素，而期益於個案公司為其客戶推動工業 4.0 與推動策略與模式的建立。除此，本研究亦期經由本個. 政治大. 案研究，可供學術探討與企業實務相關的參考，而利於設備供應商產業推動工業 4.0 研究領域之發展。. 立. ‧ 國. 學. 第一節背景動機. ‧. 進行本研究的背後緣由與基本想法，如下分成背景與動機說明：. y. Nat. 一、研究背景. sit. er. io. (一)製造業成本變動，各國積極推動工業 4.0 因應根據美國波士頓顧問集團（BCG）發表「全球製造業經濟大洗牌：. n. a. iv. l 報告，指出過去十年來全球製造業成本競爭世界成本競爭力的變動」 n C. hengchi U. 力版圖已經產生劇變，引發企業界委外代工及投資策略大洗牌，從而使全球經濟發生重大轉變。包括中國大陸在內的亞洲製造業成本優勢已大不如前(如圖一所示)。以美國製造業為例說明，美國製造業成本. 指數為 100、而中國大陸則是 96；換句話說，以圖一公布的時間 2014 年為例，美「中(大陸)」製造業生產的成本已相去無幾(林顯明，2015)。有鑑於此，各國開始亟思如何因應製造業成本變動所致的經濟與. 生產供應鏈版圖之快速變遷情勢。此時,正逢德國提出「工業 4.0 計畫」的重大產業革命性政策，企圖重建與引導全球智慧製造技術發展，因此這股工業 4.0 浪潮就席捲全球，以升級工業製程為途徑，以因應製造業成本變動為目標，進而促使各國積極推動工業 4.0。 1.

(8) 政治大圖 1- 1：全球 25 個首要出口國製造業成本指數(資料來源：中國經濟網) 立. ‧ 國. 業 4.0。. 學. (二)工業 4.0 風潮，硬體設備供應商如何推動以促製造業邁向工. ‧. 隨著工業 4.0 捲動的產業革命浪潮，我國各類產業必然群起傚尤，. sit. y. Nat. 積極推動工業 4.0。但是，對於生產為主力的我國，各級製造業普遍，. 而這些製造業的生產之源即為硬體設備的供應商。然而，這類廠商通. er. io. 常著重的是機器與機器（Machine to Machine）間的資料交換通常是. n. a. v. l C 從生產設備連線、資料傳輸渠道與自動化的能力談起。然而，這個族 ni. U. h. e n4.0 hi g c垂直整合的應用，但仍普遍存在群的企業雖然很想切入完整工業. 向上設計整合工業 4.0 上層商業應用情境與智慧分析運用的落差，則應該如何推動工業 4.0。. 根據 IBM 全球企業諮詢服務事業群總經理盧志浩表示，工業 4.0. 的進行，可以從 M2M(Machine to Machine)、 M2B (Machine to Business) 垂直整合的智慧工廠，意可延伸到串連企業接單到客戶服務價值鏈 (Value Chain)的水平整合，乃至到價值網路中合作夥伴的價值網絡應. 用服務導向整合(peer-to-peer value network)，而這些都是企業邁向未. 來製造必需循序漸進的目標，只是每個企業對工業 4.0 的訴求不同，其推動的切入點也不甚相同(2015)。有鑑於此，我國生產之源即為硬體設備的供應商如何於實務中發 2.

(9) 展工業 4.0，進而促進我國製造業邁向工業 4.0，而利未來的競爭。. 二、研究動機對於本研究的動機，主要是期利於設備供應商產業為製造業客戶. 推動工業 4.0，並可發展有效的策略與模式，而利於客戶的爭取，進而促進我國製造業邁向工業 4.0。如下說明：. （一）協助設備供應商業者為製造業客戶發展工業 4.0 面臨問題. 的挖掘與克服. 企業發展工業 4.0 應該思考哪些層面，根據林育震(2015)所述，. 應該注意無線通訊與電源（技術面）、產線最佳化（流程面）與營運模式（創新面）三方面議題。但是，很多製造業並不了解，可能都不. 政治大. 知道或只懂其一，或其二。因此，推動工業 4.0 時，往往會遭遇許多. 立. 狀況，如技術未達標或是流程未改善等。但是遭遇的狀況可能只是問. ‧ 國. 學. 題的冰山一角，不深入了解，難以確實改進，進而無法推動工業 4.0。. 所以，負責提供客戶設備的設備供應商，必須深入挖掘真正的問題，. ‧. 並針對真正的問題提出解決之到以克服，而利於工業 4.0 的推動。因. sit. 題並進而克服之，即成為本研究的第一項動機。. y. Nat. 此，如何從中挖掘設備供應商業者為製造業客戶發展工業 4.0 面臨問. n. 案公司整體績效的提升a l. er. io. （二）協助個案公司建立客戶發展工業 4.0 策略與模式，利於個. i Un. Ch. v. engchi 由於設備供應商原本就具有資本與技術高度密集的傳統特性，以. 致投資回收慢。但是近年因高科技帶來快速滿足顧客需求，以致產品生命週期變短許多，形成營運的壓力。所以，設備供應商乃期對客戶. 發展工業 4.0 可以建立系統化的策略與模式，不僅利於對客戶工業 4.0 的推動，更可藉此從現有之技術能力、資源類形、合作夥伴等方面進行整體思考與規劃，而促進企業整體營運的發展。因此，如何協助個案公司建立客戶發展工業 4.0 策略與模式，利於個案公司整體績效的提升，即成為本研究的第二項動機。. 第二節方向目的為促使本研究的聚焦探討，本研究提出如下三方面的方向與目的， 3.

(10) 並分別說明：. 一、分析研究主體之設備供應商產業發展現況及產業結構，以利研究主題的掌握。首先，對於本研究主體之設備供應商產業發展現況及產業結構之複雜體制與繁瑣業務，進行各種分析，而清楚地呈現產業的特性、個案公司所處的內外環境，進而利於研究主題-工業 4.0 的掌握與後續研究工作的進行。. 二、針對工業 4.0 與發展策略的角度進行文獻探討，以奠立研究架構與實施步驟基礎。. 其次，本研究先對工業 4.0 與採取哪種發展策略的角度之各種相. 政治大. 關理論與應用，進行文獻探討，藉以獲得正確的研究知識，並啟發基. 立. 礎的研究觀念，進而奠立本研究的研究架構與實施步驟，以促有序進. ‧ 國. 學. 行。. ‧. 三、探討個案公司為客戶發展工業 4.0 之關鍵重要因素，以利整體績效的呈現。. y. Nat. sit. 最後，本研究依據前述文獻探討、產業特性與個案發展進行探討，. er. io. 繼而針對個案公司為客戶發展工業 4.0 之過程與結果，進行關鍵重要. n. al 因素之分解與剖析，並提出合理可行方向，以利個案公司之為客戶發 iv C. hengchi 展工業 4.0 整體模式的建立。. Un. 第三節預期貢獻對於本研究的預期貢獻，可分為對學術研究與企業實務兩方面，如下分別說明：. 一、學術研究方面. （一）有助了解設備供應商產業為其製造業客戶發展工業 4.0 之. 實況、困難、因應之道。（二）從中獲得更多啟示與重點，以助於未來相關研究。. 二、企業實務方面. 4.

(11) （一）有助個案公司掌握為其製造業客戶發展工業 4.0 之關鍵要項。. （二）提供相關企業於發展工業 4.0 的思索根基與所需注意之處。. 第四節論文架構本研究論文共分五章節，個章節內容的要點略述如下: 第一章研究緒論：主要說明研究之背景動機與方向目的，並闡述預期貢獻、論文結構及相關限制。第二章文獻探討：. 針對工業 4.0 的意義與發展、工業 4.0 的影響、設備供應商產業. 政治大的狀況等方面進行相關文獻的探討。立. ‧ 國. 學. 第三章研究架構與方法：. 說明本研究之研究架構、方法、進行研究之步驟與範圍。第四章個案分析探討：. ‧. 針對個案公司的營運發展、對工業 4.0 的投入、如何為其製造業. n. 第五章結論建議：a. y. sit. er. io. 點。. Nat. 客戶發展工業 4.0 等進行深度訪談，進而分解剖析而呈現其方向與要. iv. Ch 針對個案公司所處產業與其為製造業客戶發展工業 4.0 作法進行 Un l. engchi. 分析，並嘗試提出整體結論與相關建議，以供相關企業與學界參考。. 第五節研究限制本研究的研究主題，雖然與時代的趨勢結合，但是研究的進行與完成，乃具有如下的限制：. 一、個案研究之限制本研究屬於單一個案的研究方式，資料雖經由詳細地蒐集、閲讀、判斷與整理，但內容的闡述仍以此個案的單一角度進行邏輯推理，則恐無法以一推多。所以，本論文具有無法完整代表一般現象的限制。 5.

(12) 二、實務導向之限制由於研究者身處產業多年，因而深受多年實務經驗的影響，則對於部分內容的分析難免融入個人主觀認知，雖然研究者已盡力依科學的研究方法進行與完成，但是仍屬不易完全符合學術要求。所以，本論文具有偏向實務導向的限制。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 6. i Un. v.

(13) 第二章文獻探討本篇論文研究主題設備供應商實施工業 4.0 轉型之研究，因此本. 論文從工業 4.0、工業巨量資料、工業 4.0 成熟度評估、實現工業 4.0 需要大量投資、智慧研發、中國仍是全球經濟助推器、中國製造的五項轉變、德美中三國的工業 4.0 比較與製造業服務化等九個主題進行. 工業 4.0 的文獻探討，為利於文獻有序的探討，以如下圖 2-1 文獻探討架構圖，主要分成實施面、資源面以及策略面三方面進行探討。. 立. ‧. io. sit. y. 圖 2- 1：文獻探討架構圖. n. al. er. ‧ 國. 學. Nat 第一節工業 4.0. 政治大. Ch. i Un. v. ngch 2011 年漢諾威工業博覽會上，德國相關協會提出工業 4.0 的初步. i. e. 觀念。德國把 Industrie4.0 視為德國工業的第四次革命的綱領，德國. 政府也將工業 4.0 納入《高科技策略 2020》中。德國宣稱將透過雙重策略實現 Industrie4.0 的目標，其雙重策略是指：一方面要主導供應；另一方面要主導市場。(劉迪，2015). 工業 4.0 的起源，一方面是德國官員開始擔心，在一個軟體為王、. 且工廠越來越多地與網際網路相連的世界裡，他們引以為豪的硬體製造乃至本國經濟正面臨風險。更糟糕的是，他們推動國內企業建設未來數位化工廠的努力，正遭受來自美國同行的威脅。. 目前，德國正計畫制訂推進工業 4.0 的相關法律，把工業 4.0 從. 一項產業政策上升為國家法律。因為工業 4.0 將發展出全新的商業模 7.

(14) 式和合作模式，這些模式可以滿足那些個人化的、隨時變化的顧客需求，同時新技術的顛覆性及其對相關法律問題（如敏感的企業資料、責任的追究、資料保護、貿易限制、密碼系統的利用等）的影響將會威脅現存法規的實施。因此，有必要採取一種新的方法，可以提前或在技術實施過程中檢驗其同現行法律的相容性並進行創新。另外，成功的產品始終會成為盜版目標，對於價值網路中不同合作夥伴間更高. 層次的合作，防止盜版產品對於工業 4.0 就顯得更加重要。所以有必要在技術層面工作，特別是在企業和競爭法律層面找到解決方案，以確保平台內的信任和透明度同時能夠保護關鍵智慧財產權或商業秘密。(劉迪，2015). 劉迪將工業 4.0 歸納出五個要點，如下所示：. 政治大. (1)一個核心—智慧整合感控系統（Cyber Physical System，簡稱. CPS）。目標：德國要成為現今工業生產技術（即 CPS）的供應國和主. 立. ‧ 國. 學. 導市場。. (2)兩大主題—智慧工廠和智慧生產。“智慧工廠”，研究智慧化生. 人機互動等。. ‧. 產系統以及過程；“智慧生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、. sit. y. Nat. (3)三個設想—產品、設施和管理。產品整合有動態數位記憶體、. er. io. 感知和通信能力，承載著在其整個供應鏈和生命週期中所需的各種必. n. al 需資訊；設施是由整個生產價值鏈所整合，可實現自組織；管理的目 iv n. C. hengchi U 標是能夠根據當前的狀況彈性決定生產過程。. (4)四大重要技術—巨量資料，物聯網，雲端運算和 3D 列印。巨. 量資料是實現工業 4.0 資訊處理和價值創造的核心；物聯網提供基礎. 設施和建立平台；雲端運算完成資料存儲的便利；而 3D 列印在滿足了的智慧生產的需求，為 CPS 的實現提供了最大的可能。. (5)工業 4.0 時代是從 5M 轉向 6C 的過程。在工業 3.0 時代，傳統. 製造業模式的特徵可以用 5 個 M 來概括，即 Material（材料，包含了. 其功能與特性）、Machine（機器，指加工能力和精度）、Methods（方法，指產能和生產效率）、Measurement（衡量，指如何探測與改進）和 Modeling（建模，指對生產流程的預測、最佳化和防範）。在工業 4.0 時代，製造業生產方式則將向六個 C 轉變，即 Connection（連接， 8.

(15) 主要指感測器和網路）、Cloud（雲端儲存，即任意時間和需求的資料）、 Cyber（虛擬網路，包括模式與記憶）、Content（內容，是指相關性及含義）、Community（社群，包含分享和交際的功能）和 Customization. （客製化，指個人化的價值與服務）。在此時代，工業機器、設備、存儲系統以及營運資源可以利用現代網路通信技術連接成網路。這些工廠與機器設備不僅可以隨時隨地進行資訊分享，而且互相連接的系統可以獨立地自我管理（自組織）。. 劉迪提出工業 4.0 的三個關鍵字—網際網路、資料和個人化. (1)“網際網路”是基礎。工業 4.0 以不斷發展的網際網路技術為基礎前提。. (2)“資料”是核心。在一個基於物聯網和雲端運算來實現價值鏈集. 政治大. 中的新工業時代，其鏈中互動的核心內容就是資料，而巨量資料技術. 立. 為資訊資料的整合、管理和加值提供了無限可能。3D 列印生產模式. ‧ 國. 學. 的前提也是以網際網路或資料庫中資訊資料為前提，來實現虛擬向現. 實、二維向三維的轉變。工業 4.0 中的所有要素，包括人、機器、生. ‧. 產設備、應用程式、產品和服務都會不斷產生資料。只有保證資料的. sit. 訊保護和個人隱私保護帶來了無法迴避的問題。. y. Nat. 即時整合和高效率分析才能最佳化資源和生產鏈。巨量資料給企業資. er. io. (3)“個人化”是變革。透過智慧設備和網路，方便實現了個人與生. n. al 產線的互動，實現了許多人夢寐以求的“個人客製化訂購”。 iv C. hengchi U 李傑提出工業 4.0 的概念有三個重點：. n. (1)是製造本身的價值化，不僅僅是做好產品，而且是把產品生產製造過程做到浪費最少、製造過程與設計者配合；. (2)是製造過程中，根據加工產品的差異、加工狀況的改變能自動. 作出調整，達到具有所謂的“自省”能力，也就是整個系統，包括設備機器本身，在設計製造過程中能根據變化的情況，及時作出調整；. (3)是在整個製造過程中達到零故障、零憂慮、零意外、零污染，. 至少要低憂慮、低污染，使製造過程達到最小憂慮化，這就是製造業的最高境界。以工業製造業的基礎裝備機床來說，以實體形態存在的機床大家. 早已熟悉，但是工業 4.0 時代的機床和我們原先對機床的理解是有很 9.

(16) 大差異的。譬如它工作時和停機時是不一樣的，機床工作時其內置的傳感儀器將機床的狀態透過信號的形式發送出來並轉換成資訊，這些資訊可以用於對機床狀態的分析。同樣，4.0 時代的螺桿，可以提前顯示什麼時候需要做潤滑保養。機床效能減退，造成精度失準，這是製造業需要竭力避免的事情，但是過去人們只是憑經驗推斷，很多時候其實不知道機器效能衰退時間。工業 4.0 時代就是預測製造的時代，比如飛機的起落架，出廠前出廠後，我們會幫生產廠家做一個測試，然後就可以算出來，螺桿一旦處於使用狀態就會自動回饋機械運行資訊，這樣企業就能即時瞭解這台設備的健康情況如何。. 4.0 時代的輪胎，那些一直在接貨送貨的輪胎，哪個輪胎變化特別. 政治大. 大，哪個輪胎的健康在衰退，什麼時候應該翻胎，都是可以分析預知. 立. 的。. ‧ 國. 學. 4.0 時代的汽車，開到一個地方突然會接到提示說，前面 50 米處. 有一個坑，這是因為前面的車也有感測器，而它經過後產生了感應資. ‧. 訊，把這個資訊分享給了相近的車輛。. y. Nat. 第一項工業 4.0 的 8 大關鍵. sit. 若工業 4.0 得以成功實現，研發活動將需要與之適應的工業政策. n. 業 4.0 工作組，2013)： l. er. io. 的支援。工業 4.0 工作組認為，需要在以下 8 個關鍵領域採取行動(工 a. Ch. i. i Un. v. h g c會涉及連網，並透過價值網路整 (1)標準化和參考架構：工業n4.0 e. 合幾家不同公司。如果開發出共同標準，這種合作夥伴關係將成為可能。由此，需要一個參考架構來描述這些標準，並促進它們的實現。 (2)複雜系統的管理：生產和製造系統正日益變得複雜，適當的. 計畫和解釋性模型能為管理這些複雜的系統打下基礎。因此，工程師應該備有開發出這些模型的方法和工具。. (3)一套整合的工業寬頻基礎設施：高品質的整合通訊網路是工業. 4.0 的關鍵要求。無論是在國內，還是與其他夥伴國之間，寬頻網路基礎設施需要進一步大規模拓展。. (4)安全和安保：安全和安保對智慧製造系統的成功至關重要。. 確保生產設施和產品本身對人或環境不造成任何危險，這點非常重要。 10.

(17) 同時，生產設施和產品，尤其是它們所包含的資料和資訊，都需要加以保護，防止被濫用和未經授權的存取. (5)工作的組織和設計：在智慧工廠，員工的角色將發生重大改. 變。越來越多的即時導向的控制，將改變工作內容、工作流程和工作環境。工作組織以一種社會-技術方法實現，將為員工提供承擔重大責任和促進個人發展的機會。這一旦成為現實，部署合作的工作設計、終身學習的措施，以及啟動參考模型議題將變得尤為重要。. (6)教育訓練和持續的職業發展：工業 4.0 將從根本上改變人們. 的工作和專業能力。實施適當的教育訓練策略並以教育學習的方式組織工作因此變得尤為必要，可借此實現終身學習和基於工作地點的個人發展。為達成這一目標，示範專案和“最佳實務網路”應該推廣，數. 政治大. 位化學習技術也應投入研究。. (7)監管架構：在工業 4.0 下建立新的製造流程和水平業務網路. 立. ‧ 國. 學. 架構時，必須遵守法律；而現有法律也同樣應在需要時，考慮到創新的影響進行調整。面臨的挑戰包括保護企業資料、責任問題、處理個. ‧. 人資料和貿易限制。這將不僅對立法，也對其他有商業性質的活動提. y. Nat. 出了要求—制度將作為一個涵蓋面廣泛的適用工具而存在，其內容包. sit. 括指導政策、契約範本和公司集體協議，或自我監管的措施如稽核。. er. io. (8)資源效率：製造業在原材料和能源上的大量消耗給環境和安. n. a l 4.0 將帶來資源生產力和效率的提高。對全供應帶來諸多風險。工業 iv n. C. hengchi U 企業來說，權衡“需要投資在智慧工廠中的額外資源”與“帶來的潛在節省”之間的利弊非常必要。. 通向工業 4.0，將是一個漸進的過程。為了適應製造工程的特殊需. 求，現有的基本技術和經驗必須加以改變，還必須探索針對新地點和新市場的創新解決方案。如果成功，工業 4.0 將提升德國的全球競爭力，並保持其國內製造業繼續發展。第二項具有“自省”能力的預測製造系統在現代製造中，存在著許多無法被定量、無法被決策者掌握的不確定因素。這些不確定因素在製造業內外都始終存在。解決製造過程中的不確定問題的第一步，是將其分為兩部分：可見的問題和不可見的問題。. 11.

(18) 可見的問題包括加工失效、產品缺陷、極低的循環壽命和整體設備效能下降等。這些可見的狀況和資訊，透過事後分析大部分都可以找到原因。在日常的工業生產中，可見的問題是容易看到並能夠得到解決的。不可見問題通常表現為設備的加工效能下降、零部件磨損等。這些不可見的問題，是很多人所忽視的。人們通常想當然地認為，一台正常的設備是能持續有效工作較長一段時間的。而這在真實的工廠生產中基本上是不可能的，而看不見但每時每刻在發生的設備損耗則是事實，但在很長的時間裡，人們忽視了這一事實，當然那時即使知道了也沒有太多的辦法，一般只能是到了所謂的設備老化期就將設備報廢了事。工業 4.0 提供透明化的工具和技術，將不可見環節中產生的. 政治大. 問題複現出來，這才是解決問題的關鍵。所謂透明化就是闡釋並量化. 立. 那些不確定性因素，以使生產組織者能客觀地估計自身製造的能力。. ‧ 國. 學. 為了使設備真正透明化，製造業必須嘗試改變為可預測的製造。這樣的革新需要使用先進的預測性工具和方法，從而使得製造過程中. ‧. 不斷產生出來的資料可以被系統性地處理為資訊。這樣的資訊將有助. y. Nat. 於解釋不確定因素，從而使生產資源經理和過程主管掌握資訊，然後. sit. 有把握地做出決定。由此，李傑提出了“預測性製造系統”（Predictive. er. io. Manufacturing）的概念。預測性製造系統，可以使設備擁有“自省”能. n. al 力，因而能提供給用戶透明化並且最終預防有關產能、效率和安全性 iv 的潛在問題。. Ch. n engchi U. 預測性製造系統的核心技術是智慧分析（Smart Analytics）單元，. 它包含了對設備功能性進行預測建模的智慧軟體。對設備效能的分析和失效時間的估計，能夠降低設備效能這一內在不確定因素的影響，使使用者得以緩解或者消除製造運行中產能或效率上的損失。. 工業 4.0 時代製造業追求的目標是實現“無憂慮的製造”。達到這. 一境界，有賴於運用自動化手段、使控制器的軟體能預測裝備、設備的衰退狀況，並加以及時調整。譬如一條生產線上有很多感測器，但感測器本身如果衰退了，設備只能在出了問題後才去處理；而“自省功能”就能讓員工知道哪個感測器不穩了，這樣可提前更換，或是跳過這個感測器。這就是一種所謂的自省式的智慧化，而非單純的智慧 12.

(19) 化，工業 3.0 時代的智慧化就是控制系統、控制器加上電腦。而工業 4.0 是具有自省功能的智慧化，是能根據生產環境和設備狀況隨之作出調整的預測製造系統。第三項從不可見問題入手提升創新價值. 李傑提出引導產品創新的，不是透過去找需求，而是去找 GAP（空缺）。通常來說創新分三種：企業經常性地改進產品，把產品改得更受使用者喜歡，這是第一種連續性的產品創新；第二種是非連續性的產品創新，目前大部分產業研發單位都在做這種事情。一種新技術用上後，可以引出多項發明，改變了整個產品。這個就是所謂的研發；. 第三種是主控式創新（Dominant Innovation）。此種創新不直接面對消. 政治大並以突破性的創新研發技術完成該項新產品雛型，接著才將之推至消立. 費者的需求，而是以情境模擬的方式，思考該賦予新產品哪些功能，費市場。在情景模擬中發現產品的新功能，李傑稱之為“發現 GAP”。. ‧ 國. 學. 透過發現 GAP 來推動的創新跟其他幾種創新模式不一樣。這種. ‧. 方式不是以消費者的需要為出發點的，也不是都聽顧客的。顧客一般都是追求更大的蛋黃，很少給你講潛在的、週邊的東西，很可能他們. y. Nat. 還沒有這種意識或根本就不知道。比如買車子的人更關心的是耗油情. sit. 況，但很少人知道司機開車的習慣可能影響 20%的油錢。所以這裡的. n. er. io. GAP 不是車子，而是司機的開車習慣。如果僅僅按照顧客的需求來製 a. iv. l C n 造車，那製造商會努力生產更省油的汽車、更舒適的汽車，在過去的. hengchi U. 汽車技術上不斷精進。這是一種傳統工業時代的思維方式。而採用 GAP 式創新，則是透過資料來模擬情景，不斷發現顧客根本沒有注意. 到的產品新功能。例如，一家原先做傢俱設計銷售的企業“尚品宅配”。五六年前，這家企業的 CEO 接受了創新創值的理念，企業逐漸從賣. 傢俱轉向更注重消費者的居家感受，買家只要提供房型及一些個人化的要求，這家企業就能幫客戶設計並定制適合的傢俱。宜家是它有什麼你買什麼，尚品是你想要什麼，它提供什麼，他們現在在製造方面只是作了一些範本，讓機器去配合，在選式樣、顏色、性狀方面已經實現了模組化。尚品不是從傢俱出發，而是從居家的生活感受出發，透過分析資料、預測需求、預測製造。 13.

(20) 第四項德國的工業 4.0 與美國的 CPS. 德國在提出工業 4.0 的概念。認為現在正在進入實體世界和虛擬網路世界融合的時代。但是所謂虛擬網路-智慧整合感控系統（Cyber-. Physical System, CPS）融合的主要思想，美國早在若干年前就提出來. 了。美國在 2013 年提出的 CPS 與德國的工業 4.0 其實是一樣的內容。工業 4.0 和 CPS 核心要義就是製造業能基於資料分析的轉型。工業 4.0 考驗製造業轉型力. 工業 4.0 提出後，很多人也在想怎麼做。工業 4.0 完全是要求有自己的東西，特別在軟體方面，這就要求對製造過程有更深入的瞭解，在此基礎上實現製造業裝備的設計、控制、智慧化與資訊技術的結合。所以有很大的挑戰。. 政治大. 以李傑做過的智慧電池為例。以前做電動車的電池，強調技術指. 立. 標是否達到要求。但李傑團隊的思路完全不一樣。他們的製造方法叫. ‧ 國. 學. 作 ABCD。A：最少的電，B：剩下的電，C：使用的電，D：衰退的. 電。這裡面“衰退的電”是不可見的，專門做電池的人一般不會考慮，. ‧. 但卻是李傑團隊考慮的重點。他們發現，司機開車的時候，他的駕車. y. Nat. 習慣，如喜歡加大油門開快車還是比較求穩，電池的消耗是不一樣的，. sit. 電池用量跟踩刹車等開車習慣、路況等都很有關係。當然通常汽車廠. er. io. 是不會考慮司機開車習慣的。. n. al 李傑團隊的智慧電池佈局關注的是人，而不是電池。從監控電池 iv n. C. hengchi U 出發，可以得出電池在維護、管理、狀態方面的資訊，同時也就知道了哪種材料，哪個電路更好使用，在製造的時候知道該怎麼做。反過來，透過電池的使用情況，也可以得知司機的開車習慣，因此反過來也可以給司機建議，比如稍微減慢速度，就能多跑多少公里。如果再結合其他資訊，還可以提供走什麼路線最近，到最近的什麼地方充電等一系列的後續服務。. 基於這種思路，他們先開發出軟體，放在雲端，然後讓 iPhone、. iPad 設置進去，開車的時候只要連上這些智慧終端機，駕車者就能接收到自己車子電池使用狀況的資訊了。然後到哪裡充電，什麼時候換電池，也都能在智慧終端機上推送了。李傑團隊還與中國船舶工業集團公司（CSSC）合作，進行產業轉 14.

(21) 型的一些嘗試。他們想做的船和過去是不一樣的，被稱為 5S 工程。即以大資料為基礎，面向“Sea-海洋，Ship-船舶，System-系統，Smart-. 智慧，Service-服務”的船舶運營智慧服務體系。告訴船怎麼走最省油，怎麼可以獲知運行之外的物流與安全資訊服務等。這是“智慧海洋”的一大實踐。. 工業 4.0 時代已經從單純的圍繞產品的產銷，變為了一整套的基. 於資料的服務。它的本質是基於工業物聯網所提供的資料進行分析，找出新的拓展空間和新的服務內容。預測性製造，是要弄明白設備的運行狀況，透過設備的情況來做適時的維修和恰當的生產。主控式創新，就是為了找到拓展空間，找到用現有的資料可以創造的新服務。製造業要迎頭趕上，需要用主控. 政治大. 式創新的思維方式，預測性製造的製造方式，來重新思考如何轉型。. 立. 第二節工業巨量資料. ‧ 國. 學. 李傑提出無論工業 4.0，還是 CPS，都是帶動資訊化和智慧化。企. ‧. 業需要跳出現在的製造業模式，跳出現在的製造過程去思考如何將製造的價值提升；跳出之後再跳回來去改變製造的基礎。高等製造基於. Nat. sit. y. 資料分析的製造。如果遵循傳統的製造過程，而不是去發展巨量資料，. er. io. 發展基於資料的分析，製造業永遠無法轉型。所以製造業需要：第一，. n. 更深入瞭解製造過程，知道別人如何設計製造。第二，瞭解裝備，然 a v. l. i. C，h去尋求能夠達到更大價值的方法後從裝備的角度去做差異化。第三， Un engchi. 思考如何去提高產品價值、發現新的價值。. 工業巨量資料跟製造的重要關聯就是價值創造。德國製造業基礎. 很強，但是他們資訊化很弱，所以他們希望透過工業 4.0 策略來加強，從而實現更強的製造。美國是本身製造和資訊都很強，所以相對而言美國的優勢明顯。如果我們重視資料，重視基於資料的分析，製造業也就會看到更多的契機。第一項傳統製造的 5M 系統. 傳統的製造可以描述為一個 5M 系統，它包含了材料（Material，特性和功能）、機器（Machine，精度和加工能力）、方法（Methods，效率和產能）、測量（Measurement，探測和改進）以及建模（Modeling， 15.

(22) 預測、優化和防範）。增量製造，通俗叫 3D 列印，也是運用集成的 5M 方法來生產產品的一個新範例，當然它的生產範圍現階段限於特定的低產量或訂制領域的應用產品上。製造包含很多東西，但前端材料你沒有；核心設備也是購買，那怎麼去加強加工製造；然後製程方法創新也有限。所以這三部分都不行。可以做的是第四部分，要抓到機會去“衡量”，衡量過去的設備，衡量使用的東西，衡量做好，就可以進入到最後更高的層次，就是建模與分析。有了資料基礎，透過資料分析，就更能夠做新的設計。這樣就可從原本大家都沒有的地方建立優勢。為使製造商更具競爭力，將先進的計算和資訊實體融合系統結合起來，以適應或利用大資料環境是製造業所需要的。隨著智慧感測器. 政治大. 技術，如 RFID 技術的發展，收集資料已經變得很簡單，問題是，這. 立. 些器件及資料是否在正確時間、為正確的目的、提供了正確的資訊。. ‧ 國. 學. 除非資料被處理後可為需要者提供內容和意義，否則這些資料也是無用的。單純將感測器連接到設備上或者將一台設備與另一台進行連接，. ‧. 是不會給用戶提供足以做出更好決策所需資訊的。. y. Nat. 第二項製造資訊系統的 6C 功能. er. io. sit. 製造資訊系統的基本定義可以用 6C 功能來說明，它包含連接. n. （Connection，感測器和網路）、雲端（Cloud，任何時間及需求的資 a. iv. l C n 料）、虛擬網路（Cyber,模式與記憶）、內容（Content，相關性和含義）、. hengchi U. 社群（Community，分享和交際）與客製化（customization，個人化服務與價值）。現有的製造系統需要對製造設備本身的以及製造過程中產生的資料進行更深入的分析。傳統製造業的思維是，做洗衣機的只想著做洗衣機，節能省水便宜就好，做空調的光想做空調，不會想到去做空氣品質管制。因此在中國，光填補市場空白可能就是上千億級別的生意，企業會覺得沒必要再去做價值創新。但事實證明，產品本身往往差別不大，圍繞產品的系統化服務卻可以大異其趣，真正創造企業價值的往往是這些不可見的環節。“你可以賣高鐵給別人，同時在車廂上安裝感測器收集各種安全資訊資料，同時賣安全服務。能賺兩筆錢為什麼不賺？”(李傑 2015). 16.

(23) 資料並不會直接創造價值，真正為企業帶來價值的是資料流，是資料經過即時分析後及時地流向決策鏈的各個環節，成為針對使用者，創造價值與服務的內容和依據。. 第三節工業 4.0 成熟度評估. Strategy&amp 提出了工業 4.0 成熟度評估體系，針對製造業企業. 在六個維度進行評估並和國際先進製造企業進行標竿比較，從而發現當前差距，並識別相應的方式提升製造企業的智慧化水準：(夷萍， 2015-10-09). 數位化產品和服務：業務構成中產品和服務是以何種方式組合？提供何種數位化功能和服務？研發和設計的數位化程度如何？. 政治大透過哪類資料去瞭解客戶的購買行為？如何追蹤和客戶互動的效果？立市場和客戶獲取(B2B,B2B2C)：透過何種通路和客戶形成互動？. ‧ 國. 學. 價值鏈和流程：如何利用規劃企業資源和產能？如何將生產和內. 部功能部門有效結合？如何對供應鏈進行有效管理？. ‧. IT 建立和資料管理：數位化技術如何有效對企業流程形成支援？. 核心的技術能力是什麼？IT 基礎設施如何有效支援數位化服務？. Nat. y. 組織架構和企業文化：企業組織架構的彈性度如何？企業具備何. er. io. sit. 種工業 4.0 相關能力？. n. 行政流程、遵循、安全和稅務：企業遵循如何在技術上確保並有 a v. l. i. Ch 效實施？法律風險如何解決？是否意識到稅務機會？如何確保網路 Un 安全？. engchi. 在這六大維度下，Strategy&amp 細化出 47 個細分維度。. Strategy&amp 提出三個智慧化方法來供企業中短期內提高數位化能力：第一，智慧計畫：根據企業生產資源(生產產能)情況，結合產品交貨的先後順序，充分合理地分配生產資源，將生產負載合理地安排在每個時間段進行生產。並且，透過中央資料管理系統可以有效打破各環節資訊間的阻礙並且為企業的各個環節提供智慧化資訊從而提高供應鏈效率；透過智慧機會分析系統可以預測訂單機會從而最佳化銷售營運流程提高企業營運效率。第二，智慧物流：利用條碼、RFID、全球定位系統等先進的物聯 17.

(24) 網技術，透過資訊處理和網路通信平台實現貨物運輸過程的自動化作業和高效率最佳化管理，提高物流行業的服務水準，降低成本，減少自然資源和社會資源消耗。智慧物流系統專注於企業的即時貨運資料 (可以透過不同維度資料，例如溫度、電壓等來顯示貨品的運送狀態). 和智慧配套服務，並透過即時追蹤和自動化業務流程系統來提升企業的整體訂單處理速度，從而提高企業的供應鏈效率、降低營運成本，增強客戶關係實現真正訂單到現金整合。第三，智慧倉儲：保證了貨物倉庫管理各個環節資料登錄的速度和準確性，確保企業及時準確地掌握庫存的真實資料，合理保持和控制企業庫存。透過科學的編碼，方便地對庫存貨物的批次、保證品質期等進行管理。透過後期客製化(把製造和配送中心向倉庫轉移從而. 政治大. 提高物流效率面對顧客訂單時擁有更快的回饋速度)、快速重新建構. (對於特殊客製化產品可以進行快速建構和發貨)和智慧庫存調配(透. 立. ‧ 國. 學. 過 RFID 技術來即時監控可用的庫存產品從而對每個倉庫的庫存進行均衡調配)三大方式來提高訂單預測準確率和降低庫存。. ‧. 透過 Strategy&amp 提出的以上三個方式，製造企業可以有效地提. y. Nat. 高生產和營運效率、降低企業的營運成本，實現製造企業的智慧化和. sit. 資訊化。同時，上下游企業之間還要致力於打造製造整合，縮小和國. er. io. 際先進製造企業間的差距，才能在未來面對國際競爭時立於不敗之地。. al. iv. n. n Ch 第四節實現工業 4.0 需要大量投資(VolkmarKoch ，2015-06engchi U 03) Strategy&amp 的研究結果表明：工業 4.0 將極大地創新和顛覆企. 業產品和服務組合，進而提升客戶滿意度；工業 4.0 實現了產品、商業模式以及價值鏈的數位化和互相聯通；要實現工業 4.0，需要大量投資，投資規模不可低估。. 工業 4.0 的精髓是提升相關資料的可用性和整合度。目的是將價. 值鏈上所有的產品、公司和資源進行互相聯通，從可用資料中挖掘附加值，從而最終實現客戶價值的最大化。要實現工業 4.0，必須要徹. 底創新相關流程、產品和服務組合，以及現有的商業模式。這些創新只有在公司高層的推動下才能成功。. 研究顯示，未來 5 年，企業在工業 4.0 解決方案上的投資將占其 18.

(25) 所有資本投資的 50%以上。此外，該研究預估：未來 5 年，企業 80% 的價值鏈將實現數位化。在將來，僅僅是機械上完美無瑕的產品將不足以在全球工業舞台上大放異彩。. 目前，有關如何全面實現工業 4.0 的相關標準尚未制定，資料保. 護這一難題也未解決。根據研究參與者的回饋，要實現數位化需要企業員工具備特定的資歷，這也為企業帶來更多的挑戰。為此，企業必須與政策制定者以及產業協會通力合作共同迎接這些挑戰。第一項重大變革推動企業實施工業 4.0. 目前一些重大變革正推動著企業實施工業 4.0 解決方案。主要變革如下：. 政治大實現產品和服務的數位化和互相聯通：物聯網（Internet of Things）立更好地整合和管理水平和垂直價值鏈。. ‧ 國. 外收入。. 學. /服務聯網（Internet of Services）每年將平均貢獻高達 2~3 個百分點額. ‧. 創造數位商業模式，從而為客戶提供量身定做的解決方案：數位商業模式不僅能夠為客戶提供重大價值，而且有潛力顛覆人們的工作. sit. y. Nat. 和生活。數位商業模式的特點之一就是加深了價值鏈上的水平合作。透過整合資料分析功能，企業能夠更好地滿足客戶需求。數位模式下，. er. io. n. 企業能夠提供更廣泛的解決方案，並加深與合作夥伴和客戶的合作， a. l C 從而提供更多的客戶價值。. he. i. i Un. v. ngch 工業 4.0 解決方案的核心元件是能夠對資料集中分析和應用。透. 過分析，可以集中審視企業流程，從而能夠根據審視結果最佳化這些流程。近來，某汽車供應商透過實施巨量資料解決方案提升了交付產品的品質和可靠性。基於複雜的分析（高達 8000 億資料項目以及 50TB 的年資料規模），此巨量資料方案實現了大量感測器資料的互聯. 和處理。有了巨量資料方案，該公司能夠及時發現有缺陷的零組件，從而在生產流程中儘早排除。為了確保資料能夠在相應的價值鏈中安全交換，為產品貼上清晰. 的標籤（比如條碼、RFID 和 NFC）以及透過即時資料來控制生產成為企業的主要關注點。物聯網的一些典型特點（例如，應用更多的感測器、內置系統和互聯設備，以及加深價值鏈上的水平和垂直合作） 19.

(26) 發揮重要的功用。垂直數位化的其中一個方面就是確保資料和資訊能夠在多個環節中（包括銷售、產品開發、製造、物流）實現一致流通。透過製造系統互相聯通、系統當機防護，以及分析能力改進，能夠提升品質、增強彈性度和降低成本。某家生產電子零組件的龍頭公司已經在其部分工廠內實施了先進的數位化技術改造。透過對各種流程以及價值鏈進行了改進，不僅大大減少了製造過程中的出錯率，而且大大提升了工廠效能。其改進點包括：實現了開發、供應鏈資料，以及製造流程的垂直可用性和整合；提升了即時資料分析能力和資料管理；. 政治大. 為所有系統和元件分配了專有 IP 地址；. 立. 重要流程全部實現了自動化；. ‧ 國. 學. 持續不斷地衡量所有流程和參數。提升資源利用率和效能. ‧. 隨著業界希望透過更少的原材料和能源生產出更多產品的呼聲. y. Nat. 越來越高，工業 4.0 能夠提升資源利用率和效能，從而為實現高效率. n. al 更好地聚焦價值鏈的核心領域；減少流程重複環節；. Ch. engchi. er. io. 進，包括：. sit. 與可持續生產。流程和價值鏈實現數位化以後，可能會帶來一系列改. i Un. v. 實現品質損失的最小化；增強彈性度以及流程一致性。. 工業 4.0 解決方案能夠幫助企業追蹤物料、產品和流程資料，從而更好地滿足客戶需求。例如，如今許多汽車和電子企業能夠追蹤、監控來自供應商的全面資訊，從而實現了產品的全生命週期管理。透過在製造中部署越來越多的驅動器和感測器，以及收集所有產生的資料（而非有選擇性地收集資料），不僅能夠滿足日益成長的需求，而且不會降低獲利性。第二項建立數位商業模式. 工業 4.0 提供的技術機會點能夠幫助建立數位商業模式。在此商 20.

(27) 業模式下，由於數位化技術減少了傳統的準入障礙，因而新加入的公司可以輕鬆地撬開現有市場並利用已有的客戶關係。隨著連接日益成長以及資料分析在各個流程中的廣泛應用，固有的商業模式也會更加由資料驅動、更加高效率和更加以客戶為中心。工業 4.0 所帶來的最大益處就是能夠提升企業的規劃和控制能力以及增加客戶滿意度。新型商業模式的主要關注點是如何集中使用資料以及如何實現產品和價值鏈的數位化。一些公司已經開發了相應的模式，更好地使用資料來獲得附加值，例如 Google 透過提供免費的數位化產品獲得. 了大量資料。新型商業模式的主要理念是利用數位化技術打破固有價值鏈，開闢以往無法實現的新的收入來源。在開發新型商業模式方面，資訊和通信行業目前已經走在前列。. 政治大. 該行業已經開發了基於雲端服務的主要商業模式，從而更好地使用 IT. 立. 基礎設施和應用。並且，包括工程和生產企業在內的傳統製造業正提. ‧ 國. 學. 供越來越多的針對解決方案的使用模式，而不是僅僅銷售實體產品。系統作業所獲得的資料能夠用來創造新的附加值。. ‧. 第三項降低價值鏈成本. sit. y. Nat. 工業 4.0 解決方案能夠降低價值鏈上的成本，實現效率改進。資訊和通信企業關注產品和服務，從而實現彈性的即時製造規劃和控制。. er. io. n. 他們尤其注重物流系統的提升。機器製造行業的企業將投資更多地投 a. iv. l C n 入到製造自動化、製造執行系統的推廣以及供應鏈即時資料記錄方面。. hengchi U. 在水平和垂直價值鏈上，數位化正風起雲端湧。水平價值鏈數位化以後，能夠更好地整合和最佳化從客戶到供應商、以及從供應商到客戶的資訊和產品流動。這不僅涉及企業所有內部部門（包括採購、物流、規劃和製造等）的整合和主動控制，還包括滿足客戶需求和服務請求所需的所有價值鏈上的外部合作夥伴。. 第五節智慧研發(夷萍，2015-07-10). 智慧研發和智慧工廠是實現工業 4.0 的兩個重要支柱。智慧研發. 可以幫助企業更準確、更彈性地瞭解消費者，進行產品研發與改進，更快速地滿足消費者客製化需求。另一方面，模組化的智慧設計、巨. 量資料分析和分享與提高生產的彈性，是實現工業 4.0 的必要前提。 21.

(28) 智慧研發提出的挑戰智慧研發要求企業將研發過程數位化，快速地發現並滿足新的消費者需求。為實現智慧研發，製造企業必須在四個方面做好相應的準備：數位化創新；研發流程的延展；設計模組化；組織結構的整合和彈性化。數位化創新數位化創新指提供產品研發平台，收集員工、消費者、合作夥伴及其他外部相關方的意見，發掘創新機會點，加速創新，並快速地將產品推出市場。數位化產品創新的一個途徑是群眾外包 (crowd. sourcing)，企業可以利用網際網路集合組織外全球大量的 geek 和義工資源，發現創意或解決問題。同時，大部分極客和義工願意無償或. 政治大. 少量有償地分享創意和經驗，因此群眾外包的工作分配方式還降低了. 企業的員工成本。Fiat 2009 年的觀念車 Mio 就是召集了全球數千名. 立. ‧ 國. 學. 消費者和專家的創意設計的。Fiat 利用在官網和社交媒體上的群眾外. 包，成功從 160 個國家中募集了 1 萬條創意，並融入到 Mio 的設計. ‧. 中。透過這次在開源平台上的設計，Fiat 更加貼近了消費者的需求，. y. Nat. 並將從 Mio 設計中獲得的創意融入到了現在的生產線上。. sit. 研發流程的延展. er. io. 物聯網、服務聯網、資料連線的發展延展了研發的流程。工業 4.0. n. al 要求企業結合設備生產和使用者應用過程中的即時資料回饋，不斷研 iv n. C. h e n g c h i U將所有用戶分為約 600 個發調整，進而改善產品功能。例如，Google 類型，根據使用者應用搜尋引擎時的關鍵字、搜索結果和最終點擊的連結進行改進研發。透過對使用者應用時產出的資料進行分析，. Google 可以針對不同類型的使用者顯示不同的搜索結果，極大提高了搜索的準確性。設計模組化為了更好地滿足客戶需求並更快的推出市場、減少產品複雜性，製造企業需要在研發產品時就進行模組化的設計。隨著人們需求逐漸的多樣化和精細化，傳統製造企業需要生產更加豐富的產品來適應市場。然而，如果一味地為滿足客戶需求增加產品的種類，將會引起生產費用、研發成本、配件複雜性、倉儲物流成本的大幅提高。為了協 22.

(29) 調工業 4.0 下的企業利潤和客戶需求之間的衝突，企業需要從市場化的角度過濾客戶需求較低的使用者需求，從產品設計的角度盡可能減少產品內部的多樣性，最重要的是，透過模組化的生產盡可能滿足客戶多樣性的需求，提高生產效率。汽車領域的模組化較為顯著，消費者可以在網上選擇自己希望購買的配件。例如，客戶可以在四種型號的發動機內進行選擇，透過選配不同的汽車配件，滿足多樣性、客製化的需求。組織結構的整合和彈性化智慧研發要求企業建立整合、彈性化的組織結構。首先，企業要擁有一個專業的銷售團隊來服務不同區隔市場的客戶群體，及時滿足不同客戶需求，並針對性地提供客製化的產品。第二，要建立一個設. 政治大. 計產品和服務的研發中心，並能與企業其他部門有效溝通。第三，要. 立. 保證企業內數位化的端點對端點解決方案的一致性，同時還要保持水. ‧ 國. 學. 平資源選擇的彈性和組織架構的彈性。. 在這種機制下，研發中心可以利用一致性、標準化的資料和工具. ‧. 進行消費者分析，不斷地根據產品測試結構和變化的消費者需求進行. y. Nat. 產品改善，當消費者下單之後也能根據其個人化需求進行研發修改並. sit. 在製造中實現，實現敏捷供應鏈。同時，智慧研發還要求企業建立一. er. io. 套一致性的成本監測和績效考評的標準，進而保障企業內部在分配資. n. al 源和評估產品或專案績效時保持一套統一的標準。最後，為實現智慧 iv n. C. hengchi U 研發，企業的決策體系需要有一定的彈性，如扁平化的決策機制和以專案為基礎的團隊結構都能幫助研發中心快速、準確、彈性地捕捉市場需求，加速產品推出市場的週期。企業除了這四方面準備外，還需要積極進行數位化變革，實現企業內及產業鏈上的視覺化、標準化。. 第六節中國仍是全球經濟助推器. 整體而言，中國經濟根基牢固，儘管未來 2~3 年內，隨著中國經. 濟經歷重大轉型，仍會出現“正常波動”，但考慮到中國經濟龐大的經濟體量，其每年的經濟增量仍相當於整個瑞典的經濟規模，並且將持續扮演全球經濟成長助推器的角色。(白欣慧，2015-11-18). 在未來 10 年，全球經濟重心會繼續從西方向東方轉移。預計未 23.

(30) 來，中國的中產階級將增加 3.5 億人，相當於美國目前的總人口。社交媒體用戶也超過 6 億人，數位化的普及速度超過全球其他任何一個地區。中國會成為全球最大的汽車市場，並且是許多大宗商品的主要需求國。未來，中國經濟增速會在主動調節下放緩至可持續的水準。中國政府正努力最佳化經濟成長模式，從依賴基建投資、低成本製造和出口，轉向以高附加值製造和服務業為重點，依託更為強勁的內需。促進創新並幫助中國走出中等收入陷阱。. 2014 年，中國新一屆領導人曾在十八屆三中全會上指出六大改革. 方向：政治改革、市場改革、國企改革、所有權改革、人口改革和法制改革。中國政府必須在達成上述宏偉的改革目標的同時，處理好經. 政治大. 濟成長、就業、通脹、環境問題、工業產能過剩、貧富差距及城鄉差. 立. 距、地緣政治環境等一系列問題。. ‧ 國. 學. 中國政府希望保持穩定、實現平穩轉型，將會按計劃一步步地推進改革。透過“實事求是”的改革試點，在全面推進改革之前探索出一. ‧. 條正確的改革之路。政府在某些情況下無可避免要進行干預，但會更. y. Nat. 加謹慎。中國目前正處於釋放長期潛能的十字路口。監管環境的改善，. sit. 對在未來十年推動更健康的社會經濟發展、保持變革速度和經濟社會. er. io. 穩定間的平衡而言至關重要。. n. al 企業制定策略的最佳時機. i Un. Ch. v. engchi 那麼在中國經濟為適應“新常態”進行調整的背景下，又會給中國企業及關注中國市場的外資企業帶來怎樣的影響呢？全球市場都在經歷從“機會驅動市場”（以速度和彈性獲益）到“能力驅動市場”（憑藉持續的正確策略選擇、差異化能力的建設而獲益）的迅速轉型。因此，企業需要根據自身的競爭方式建立差異化的競爭模式。目前正是制定策略、下定決心並採取行動的最佳時機。只有對自身策略有清晰認識的企業、彈性的企業、致力於打造和利用能力的企業將在競爭中脫穎而出。對企業而言，秉承長期承諾，保持發展十分重要，要明智地選擇需要進入和放棄的市場，而不是以搶佔地盤的心態全面出擊。只有積極調整、能夠果斷行動的企業，才能利用不確定性和動盪因素，以獲 24.

(31) 取市佔率以及有價值的資產和人才。. 第七節中國製造的五項轉變(夷萍 2015-06-10). 自 2010 年以來，中國已超越美國成為產量第一的“世界工廠”，並. 保持至今。但中國製造人均產出很低，美國、德國的人均產出分別是中國的 3.5 和 3.1 倍。隨著人口紅利的逐步消退、可用工規模的縮減和資源環境壓力的增大，在即將到來的“十三五”期間，中國製造業必須加快實施過剩產能的減少退出和製造業產業結構的調整，逐步完成產業進化。在中國製造業整體結構調整中，各個企業處於各行業不同發展週期、不同價值鏈環節，轉型利益訴求也不盡相同。整體而言，中國企. 政治大從低成本製造向高品質或“足夠好”的產品製造轉變立. 業需要把握以下五個轉型關鍵。. ‧ 國. 學. 隨著中國人口紅利的逐步消退，製造業“用工荒”初現端倪，帶動中國人力成本不斷上揚。與東南亞、東歐和南美等人力價格相比，中. ‧. 國低成本製造的優勢已不再。因此，從低成本製造向高品質產品的轉變勢在必行。在這一轉變中，不斷提升產品品質成為關鍵。好的產品. Nat. sit. y. 品質是企業生存和建立品牌的基礎，能夠為企業帶來不斷擴大的客戶. n. 從模仿向創新轉變a. l. er. io. 群體和持續的產品銷售收入。. iv. Ch 中國製造業企業具有較強的逆向研發能力，創新能力稍顯不足。 Un engchi. 然而，創新的重要性越來越被世界各國的商業領袖所認可。創新已經進入中國製造業進化的主要日程，製造業企業在轉型升級的過程中，應當將創新作為新的策略成長點。從中國製造向全球製造轉變對中國製造業企業來說，“一帶一路”政策不僅能夠有效釋放國內. 製造業過剩產能，也是中國企業進行全球佈局、推動中國製造向全球製造轉變的契機。當前，已有部分裝備製造企業隨著“一帶一路”政策走出去，開始了全球佈局和擴張。從傳統(自動化程度較低)製造向智慧製造轉變. 智慧製造有助於降低人力成本，提升勞動效率。“工業 4.0”、“網際網路+”等智慧製造的觀念和方式，能夠顯著降低包括製造商、供應 25.

(32) 商和消費者在內的產業鏈各環節的製造和獲取成本。目前，海爾、華為等中國領先的製造業企業已經開始“工業 4.0”的探索。從製造向“製造+服務”轉變目前製造型企業面臨諸多挑戰，包括日益上升的製造成本、下遊行業客戶的新需求、資訊科技推動的商業模式更新，以及非生產環節的需求成長。這些挑戰驅動企業進行服務轉型升級。為應對上述挑戰，獲取持續的競爭優勢，製造業企業價值創造的方式正在逐漸由以製造為中心向以服務為中心轉移。這些服務不僅包括簡單的售後維修，也包括購買融資、物流、安裝、系統整合和技術支援，甚至是行業解決方案，或是基於平台的整合服務。製造的核心能力：創新和智慧製造. 政治大. 上述五個關鍵轉變對製造業的進化轉型提出了新的要求。. Strategy&amp 認為，創新和智慧製造是製造業在進化過程中應當打造. 立. ‧ 國. 創新. 學. 的兩個核心能力。. ‧. 創新主要包括四個方面：產品的創新、服務的創新、技術的創新. y. Nat. 和商業模式(包括企業流程、公司治理等)的創新。Strategy&amp 2014. sit. 年發佈的《中國創新調查》顯示，中國企業在商業模式方面的創新在. er. io. 全球已經比較領先，而在服務與技術上的創新仍有提升的空間。為保. n. al 持創新活力，致力於全球發展的企業可主要採取以下四點措施： iv n. C. hengchi U 將創新視為全球化程序中重要的策略元素；. 制定有針對性的創新策略以應對全球的挑戰；正確處理國內外創新實施營運層面的衝突，包括制定正規、標準化的創新流程和體系，建立本土化的創新團隊，充分授權海外創新團隊，培育創新的企業文化；教育促進全球化發展的長期的創新能力。智慧製造企業在進行數位化轉型、建設智慧工廠的過程中，有如下五條建議可以作為參考：從客戶需求出發，全方位考慮供應商、製造商、供應商等各個流程環節的需求。 26.

(33) 進行投資報酬分析，確保財務目標合理可行。數位化轉型方案應循序漸進，在庫存管理、品質管制、維護和數位化生產應用這四大領域首先進行，然後逐步推廣到產品與流程相互同步、人事規劃和運輸三大領域中去。注重數位化核心能力建設，特別重視專業人才的引進與教育。注意資料的完備性和資訊系統的安全性，打造安全、高效率、全面的資料體系。總體而言，製造業正處於關鍵的轉型階段，在從低成本產品製造到高品質產品製造、從模仿到創新、從中國製造到全球製造、從傳統製造向智慧製造和從製造到“製造+服務”五大轉變的驅動下，製造業企業應當努力打造在創新和智慧製造兩個方面的核心能力，以順利完成製造業的轉型升級。. 立. 政治大. ‧ 國. 學. 第八節德美中三國的工業 4.0 比較(夷萍，2015-10-23) 五個方面：. ‧. 工業 4.0 將可提升企業、行業、國家的競爭優勢，這主要展現在. Nat. sit. y. 互聯。除了基礎層面的生產設備之間，設備和產品之間的互聯外，. er. io. 虛擬和現實之間的互聯等更深層次的觀念也將在一定程度上實現；. n. 整合。包括傳統意義上端點到端點的整合，也包括一個產業鏈及 a v. ni U engchi 資料。巨量資料等相關技術大類的發展將使得工業領域實現對產 l. Ch 其相關行業的垂直和水平整合；. 品、營運、價值鏈等一系列內外部資料更為科學的管理和管控；創新。由技術創新所引領的一系列產品、模式和業態的創新將形成大規模的良性創新循環，帶動相關各工業鏈條內的技術提升；轉型。在前述的各項變革基礎上，工業領域內也將實現若干轉型，比如從大規模生產向個人化客製化的轉型，從生產型製造向服務型製造的轉型等。第一項德國的工業 4.0 規劃. 德國提出並實施工業 4.0 策略，是其應對最新技術發展，全球產. 業轉移，以及自身人力結構變化的國家級策略。歷史上，在工業 2.0 27.

(34) 及之前的世界工業變革中，德國一直是作為世界工業化領導者、行業遊戲規則制定者的姿態出現。然而從以資訊科技為主導的工業 3.0 以. 來，美國在新產業發展上獨佔鰲頭，德國等歐洲國家在其中的表現卻乏善可陳。面對著美國從 2009 年開始實施的製造業回歸政策並提高. 其產品和技術在高階工業競爭力的局面，以及中國等新興市場國家透過成本優勢和技術升級從低中階開始向上對全球市場的蠶食，以德國為代表的西歐傳統工業國面臨著巨大壓力。. 因此，由德國政府發行並在全世界內推廣的工業 4.0，希望重塑自. 己在工業領域的全球龍頭地位，並解決老齡化等問題的積極應對策略。在這一高度下，德國的工業 4.0 規劃，非常著重借助資訊產業將其原. 有的高等工業模式智慧化和虛擬化，重視智慧工廠和智慧生產，並把. 政治大. 制定和推廣新的行業標準，放在發展的首要位置即德國的工業 4.0 的. 立. 產業整合。. ‧ 國. 學. 以在其規劃中佔據重要地位的智慧工廠策略為例，其設計中，人、機器和資源將會如同在一個社交網路裡自然地相互溝通合作；生產出. ‧. 來的智慧產品能夠了解自己被製造的細節以及將如何使用，並積極協. y. Nat. 助生產過程。這種設計集中展現了德國的變革想法：將資訊科技引入. sit. 其有著傳統技術優勢的“剛性”工廠，透過巨量資料和虛擬化等工具增. er. io. 強其產品的彈性，也就是生產過程適應變化的能力和客製化的程度，. n. al 來達到以資訊科技的“器”為其製造業所用的目標，並將此模式標準化， iv 加以推廣。. Ch. n engchi U. 第二項美國的工業網際網路規劃近年來，雖然美國依舊在航空航太、晶片製造等高等製造業領域佔據全球領先地位，但其製造業內部空洞化的局面，和在全球市佔率中的丟失已經很難透過簡單的政策調整或商業方式加以扭轉。與德國渴望利用新的變革重塑領導地位類似，美國亦認為，更有效的方法是一場具有變革性的製造業模式轉變，這樣才能使其從本質上突破現有的國際行業格局，再次實現在新的製造業中的復興。同時，美國同樣面臨類似的人口結構問題，和國際消費者對產品客製化多樣化的要求也從內外部促使美國利用其在資訊產業的優勢對製造業加以改造。. 美國於 2012 年啟動的“高等製造業國家策略規畫”中，稱之為“再 28.