隨著網際網路技術的日新月異，開始與製造業的自動化方案互相結合，2013年4月在漢諾威工業博覽會中，德國提出了「工業4.0」(Industry 4.0)的概念，大幅改變傳統生產製造價值創造鏈、商業模式、服務與現有分工形式，正式宣告智慧製造成為新世代工業的核心型態，掀起第四波的工業革命。

在產業歷史上，人類總共歷經了三次工業革命。第一次起源於英國人詹姆斯．瓦特(James Watt)改良了蒸汽機，讓生產從手工邁入機械時代。到了1908年，美國人亨利．福特（Henry Ford）的T型車上市，他以流水線裝配方式，改善了汽車生產流程，大幅降低汽車的生產成本，這次的生產線流程革新，被視為第二次工業革命。

工業革命的第三波轉型在1975年，由德國Honeywell和日本Yokogawa Electric兩家公司分別推出自己的DCS（分散式控制系統），改變了當時自動化系統的運作方式，讓運算控制功能分布到系統各端，提高系統的整體效能，自動化從此開始普及。

工業4.0促使工廠走向智慧化
強調即時反應及自動化生產的智慧工廠誕生

德國工業4.0的概念，正是帶動全球第四次工業革命的契機。德國以多年自動化經驗與人工智慧研究為基礎，跳脫自動化將全面取代人工的思維，強調「人機協同」合作，將「人」納入「智慧系統」設計，在智慧製造的流程中，人所扮演的角色不再是勞動工作的「操作者」，而是升級為生產過程的「設計者」、「決策者」，以及流程的「管理者」。

德國所提出的未來「智慧工廠」情境是：未來工廠將以全新生產流程運作，導入智慧整合感控系統，連結物聯網與服務聯網，形成「智慧製造+服務」的全新商業模式，除可垂直整合工廠與企業管理流程，亦可以水平方式透過網路與外部供應鏈結合，從訂單到交貨都能夠即時控制。

製造業再升級 智慧製造時代來臨

2013年，為了鞏固產業的全球領導地位、創造就業機會與產業永續發展，美國總統歐巴馬提出了「美國製造」的產業政策，要將製造業重新帶回美國，為美國本土創造更多就業機會。而在台灣，製造產業多年來也不斷檢視現有的製程工藝、生產流程、製造管理與營運模式，以因應全球產業環境與市場需求變化的挑戰。

面對台灣製造產業轉型，業者需要更多推動策略與執行經驗，3月一場在台北舉辦的「自動化與智慧工廠論壇」，探討如何將生產自動化導入於工廠製造中，讓台灣的製造業能更快速走向智慧工廠。

SCADA、MES兩大系統 建構智慧工廠骨架

一家企業若要建構智慧化工廠，少不了系統工具的輔助。將傳統工廠導入智慧化的過程中，不能不認識這兩套系統：負責監控與資料擷取的「SCADA」，以及管理自動化平台的「MES」。

SCADA與MES的功能並不相同，SCADA主要是以「設備」為主，透過資料擷取與監控，來產生各種設備資料，提供給MES。MES著重於生產的現場情況，目的是即時解決現在的生產資源瓶頸問題，因此重視的是「製程」。

SCADA資料蒐集與監控系統 落實工廠監控管理

SCADA「資料蒐集與監控系統」（Supervisor Control And Data Acquisition，SCADA）設置的目的是透過電腦的即時監控設備，提供系統設備做整體的監視、控制、自動定時記錄、列印及查詢，可提供設備的即時運作狀況，建立起長期的設備維護資料，有效運用維護人力資源，提高設備的維護品質及運轉效率。SCADA可滿足電力、空調、門禁、製程等不同監控系統設備，重點在於提供「即時」的資料，有異常狀況時才能馬上發出處理通知。

管理者透過SCADA，從遠端就能監看控制現場設備，現場設備則將所蒐集到的資訊上傳到SCADA 系統中。如果是規模比較小的應用情境，也許只要一台電腦就能執行SCADA 系統，但在大型應用情境中，就需要多台伺服器來共同運作SCADA 系統。

聯剛科技股份有限公司副總經理楊學禮在研討會中指出，目前仍有很多高科技廠商運用PC來控制自動化生產，但是當控制電腦因為程式出錯，或現場人員操作不當而發生異常，公司將會因產線停擺而蒙受巨大損失。此外，若發生異常問題，維修人員又無法在第一時間立即到場維修，也會讓產線停擺的時間延長，影響到工廠的產能。要解決這種問題，導入電腦即時監控和遠端故障排除方案是一種可行的作法，目前主要應用於晶圓生產線、封裝測試、液晶面版生產線，以及利用電腦控制製程的傳統產業生產線。

楊學禮分析，透過電腦的即時監控，將原本分散的產線機台集中管理，可精簡人力，降低工廠的人事成本支出。而透過遠端故障排除，能有效解決產線停擺的損失，且開放多人透過網路線上即時觀看及回播，協同作業解決問題。除了第一時間的解決問題，也能能將製程完整的錄影下來判斷問題所在，並作為後續檢討的依據。

MES製造執行系統 提供最「即時」的生產管理

現今的製造業者必須隨時面臨訂單的不穩定性、生產良率控管以及庫存壓力，因此生產流程管理不再只是自動化，更需要智慧化。

與會進行演講的台塑網科技股份有限公司行銷顧問孫偉晉指出，以即時生產管理系統建構智慧工廠，除了減少管理成本，更能協助企業創造利潤空間。和傳統工廠相比，智慧工廠的最大特色是能夠配合訂單的生產需求，即時改變生產的模型與作業。

過去製造業者在面臨工廠管理時，最頭痛的問題包括：無法立即掌握現場狀況、必須投入大量人力收集資料及重複抄寫，所得到的資料又已失去時效性、不同部門提出的資料不一致、資料過於龐雜難以分析整理、重工製品的進度及流程，還有退貨品如何處理。但這些問題在工廠導入E化之後，都能或獲得有效的改善。

MES就是所謂的「製造執行系統」（Manufacturing Execution System，MES），在E化中扮演了重要的角色，用於追蹤、管理製造活動中的在製品（Work in Process）、原物料、機台狀況、製程預定生產狀況，與實際生產結果。MES能即時滿足來自客戶與製造現場的需求，協助管理單位做出正確決策。

事實上，智慧工廠的價值不只限於讓業主添購全新的自動化設備，更要能夠將工廠現有的異質生產設備，納入整合管理，也可以為業主撙節成本。

圖一：企業生產資訊整合流程

資料來源：台塑網

案例分享：大同智慧工廠節能方案

國產家電品牌大同公司早在20年前，即開始提供中央監控系統SCADA的服務，透過集團資源整合下，推出了全方位的智慧工廠解決方案，可掌控工廠的空調系統、鍋爐系統、配電系統、空壓系統、生產線管理系統，提升效率減少耗能。

大同股份有限公司監控系統處主任孫永富指出，目前工廠內各系統均已搭配環狀網路進行整合，以確保資訊傳遞的安全。在工廠中所有的CCTV、二線式照明系統、門禁系統、停車場系統及電梯系統，都已透過中央監控系統互相連鎖動作。一旦當有異常發生時，可連動跳圖顯現對應的即時影像，除了記錄於監控主機中，當然也會同步發出簡訊通知相關人員。

採用智慧中央監控系統後，可以透過監視生產資訊、設備狀態，進行線上診斷，系統更會自動提示設備狀態的維修警示，如果有設備老化或損耗的現象，也能及早察覺，甚至可以自動預防保養與備料，這些都能降低產線運作的潛在威脅。

圖二：大同中央監控智慧型節能系統架構

資料來源：大同公司

綜上所述，工業4.0可謂展示了未來製造業技術的基礎。生產效率、速度、靈活性是未來在智慧製造基礎下，所有工廠應掌握的重要課題。透過自動化控制和即時監控，智慧工廠早已不是未來藍圖，而是透過各種系統智慧型整合，成為落實在工業中的實質應用。目前美國、德國、日本皆已發展智慧工廠，台灣擁有雄厚的製造業基礎，加速發展智慧工廠有其必要性，才能厚植台灣製造業的全球競爭力。

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