改變未來20年 下一波顛覆世界的產業革命!

工業4.0風暴來襲

自從人類進入工業社會以來,科學技術發展得越來越快,社會型態升級的週期也越來越短。第三次工業革命還不到百年,第四次工業革命「工業4.0」一詞就於德國漢諾威工業博覽會上誕生。其意味著德國將對於新一代工業技術的投入與創新,也揭開全世界工業4.0 革命的序幕。

除了德國的「工業4.0」,美國也提出了先進製造計劃(AMP),日本的「工業智慧化計劃」,中國的「中國製造2025」,以及台灣的「生產力4.0」。究其計畫內容或有不同,但其追尋的精神本質皆為一致,希望將虛擬網路經濟與實體製造業加以整合,推動製造業的智慧化升級與商業模式,達到「智慧製造」的目標遠景,帶來生產模式的革命性轉變。

工業4.0 從製造業到「智」造業,下一波產業革命如何顛覆全世界?》 中即闡述,工業4.0,是一場能夠讓機器彼此溝通的工業革命,全面的工廠智慧化,已從德國掀起巨浪,將徹底革新科技業、製造業與流通產業等領域。

工業4.0所需的,不只是工業設備的升級,也不局限於局部的智慧機器人研究,而是要求各國在資訊技術和互聯網,服務網路的基礎上,對整個智造業進行深度整合和徹底的智慧化改造。憑藉智慧技術的力量,虛擬模擬技術與機器生產得以連結融合,打破現實世界與虛擬世界之間的界線,讓生產價值鏈都能完成密切交流,簡言之,就是智慧化生產的時代。

industry4.0-w21x28cm

顛覆製造業的新思維

以製造業為始的工業4.0思維,是對傳統工業思維的顛覆,未來的工業生產形式具有三個主要特點:

  • 高度靈活配置為基礎的大量個性化生產,既能滿足個性化訂製需求,又能保證大量生產的高效率。
  • 企業創造價值的過程,將由企業與客戶聯手共創參與。
  • 智慧生產與高品質個性化服務的整合,讓整體價值鏈融為一體。

對製造業來說,虛擬世界與現實世界的融合,就意謂著生產的「一體化」。

工業4.0最直接的意義在於,製造業不僅透過智慧製造完成技術領域的自我升級,還能透過智慧化的物聯網直接與最終使用者密切連結,人、機器、資訊都被納入製造業的「工業網際網路」中。

在工業4.0時代,企業與消費者之間的關係也發生了變化,因網路經濟的興起,導致消費者購物模式的轉變,消費習慣的改變帶來了市場的重構,導致企業必須對生產流程與服務重新揣摩再定義。從消費者下單開始,企業內部的智慧化生產體系就開始運轉,企業對於上游供應商的控管能力,以及與消費者的全程溝通能力。

因此鼎新電腦蘇斌雄顧問專家亦分享過,如果從智慧製造創造新商機來看,則有兩大關鍵。一是如何透過高價值差異化,集中市場價值;那另一是如何讓製造體系快速有彈性地交付,讓訂單跟產生的價值做確保目的。其最重要的本質,乃是內部組織變革與管理者思維的調整。生產過程的改變與決策方式的改變,就回歸到企業的管理本質,因應個性化生產與個性化消費做出變革,提升應變的速度。

企業必需要實現多產業的、跨領域的跨界整合,讓上下游產業與周邊相關產業納入企業整體發展佈局中,減少流通環節,最佳化資源配置,實現合作生產。在這種高度靈活性運作的模式中,實現「隨需而至,隨需而製」的製造新境界。

智慧製造是工業4.0的核心    

隨著工業4.0概念的出現,製造業將憑藉先進的智慧製造技術,重新成為「先進」的代名詞,其本質就是爭奪智慧製造的主導權。

智慧製造的特性是適應性強,資源利用率極高,符合人體工學等要求,企業還可透過業務流程與價值鏈,來整合所有夥伴和使用者。

智慧製造模式可以讓最終使用者全程參與整個產品的生命週期,並與智慧工廠攜手完成研發設計 製造加工 組裝包裝 物流配送等環節。由於實現與消費者的全程無障礙溝通,智慧工廠就可以在整個產品生命週期中,為消費者提供人性化的服務。

由此可見,智慧製造不僅僅是更換更先進的生產線,而是涵蓋整個產業價值鏈的系統工程。誰先完成工業體系的智慧化升級,誰就在工業4.0時代占據一方。

工業4.0其實就是一場以智慧製造為主導的產業革命,這場革命將促使製造業的產業模式發生兩種根本性變化:

一是從原先標準化的流水線生產模式,轉變為個性化為宗旨的客製化規模生產。二是製造業的產業型態從「生產型製造」升級成「生產服務型製造」,強化對消費者的服務。

因此,在未來的智慧工廠裡,每個待加工的產品零組件都被輸入產品訂製需求數據。產品零組件可以把這些數據做為生產指令,發送給智慧生產線,指揮生產線上的機器設備按訂製要求完成製造加工。而促成這種產業革命轉型的關鍵技術,就是虛實整合系統(Cyber Physical System, CPS)。

虛實整合系統運用新一代網路技術以聯結各種設備、機器及數位系統,通過之間的溝通與相互作用,運用資訊系統整合虛擬世界與實體設備所在的現實世界。CPS也把運算與通訊(尤其是行動通訊)嵌入實物作業程式,為實物系統添加新的智慧及能力,達到即時感知、動態控制,並提供智慧型即時訊息服務,因此許多企業已開始在CPS方向佈局,是全球科學界重要的研發對象。

智慧生產與智慧工廠

工業4.0是物聯網與先進製造技術的融合,無論是德國或美國,皆把智慧生產與智慧工廠視為工業4.0時代的核心。

融合虛擬生產與現實生產的智慧工廠,就是被市場需求新形勢催生而出的,以網路化產與數位化製造為特徵的智慧製造模式,正在成為決定企業發展成敗的關鍵。

智慧工廠的運作,無法脫離創新的軟體與強大的硬體,包含產品生命週期軟體(PLM)與製造執行系統(MES)

PLM為企業建立一個標準化產品生命週期資料管理平台,進行產品資料產生、搜集、發佈、儲存、擷取等電子化作業流程,經由電子化自動作業系統,減少人工處理時間,對內作為公司產品標準資料庫或研發知識庫,對外可與客戶、供應商建立緊密資料交換,提供各地整合技術及產品開發討論,提升工作效率及品質及公司競爭力。

根據製造執行系統協會MESA對製造執行系統MES的定義,是在產品從工單發出到成品完工的過程中,製造執行系統起到傳遞信息以優化生產活動的作用。在生產過程中,藉助實時精確的資訊、MES引導、發起、響應,報告生產活動。作出快速的響應以應對變化, 減少無附加價值的生產活動,提高操作及流程的效率。MES提升投資回報、淨利潤水平、改善現金流和庫存周轉速度、保證按時出貨。MES保證了整個企業內部及供應商間生產活動關鍵任務信息的雙向流動。

而智慧生產可以借助產品生命週期軟體來最佳化產品生產流程,這也將促使企業改變原有的生產管理方式,並調整企業的組織結構。

鼎新電腦蘇景峰顧問專家也為智慧生產與智慧工廠下了定義。智慧智造可以從技術和管理角度分成智慧生產與智慧工廠,智慧生產是整個製造運營間的管理智慧化和訊無縫串聯以達到管理流程自動化;智慧工廠是現場設備自動化與智能化與智慧生產連結。智慧工廠自動化與智慧化能將即時且透明資訊傳送至智慧生產段,進行製造生產調整、安排或優化,例原定生產計劃排程若有突發狀況能隨時做反饋。

智慧互聯構建融和生態鏈

工業4.0的核心話題與重要趨勢之一,就是「產業整合」。所謂產業整合就是整合價值鏈與各種軟硬體技術設施,包含資源整合與技術創新讓生產製造體系具備快速反應能力。不僅可以提供資源利用率,還能提升企業對市場動態的反應速度,更能滿足逐漸主流的個性化消費需求。

工業4.0的革新,既是機會,也是挑戰。製造業被定義為智慧製造,使得企業價值鏈發生很大的改變,新的價值鏈必須富含高附加價值,而多種產業整合的智慧製造體系也正是工業4.0這個生態系統的驅動核心。

許多企業目前已經看到了這個機會,但亦面臨資源整合創新的突破與痛苦,目前的理論與框架,其實已經隨著趨勢推進逐漸完善,企業可以先從審視自身經營缺口而起,檢視如何整合資源,思考哪些方案適合投入,邁出第一步才有機會並積累過程尋求升級轉型。

鼎新葉子禎總裁也多次在公開場合表明:「進入智慧化階段,製造業誰能優先將資源服務化並重組,誰就能把握更多的機會。」

西門子的一位董事會成員亦指出:「如果要設計一個全程自動化,並且依靠網路的智慧生產線,還需要大概十年的努力。如果說智慧工廠是萬丈高樓,那麼我們現在已經有了磚頭。」

變革之路怎麼走?

工業4.0專題網站