工業(yè)4.0，也有人將之稱為第四次工業(yè)革命，從德國率先提出這個說法以來，全球隨之興起，各國開始有了自己的“口號”，包括美國推動“先進制造伙伴計劃(AMP)”、中國主打“智能制造2025”等，以及日本、韓國、法國、英國，工業(yè)4.0的概念遍地開花。
智能工廠驅(qū)動全球經(jīng)濟
智能工廠是推動工業(yè)4.0的重要引擎，借助物聯(lián)網(wǎng)、機器人、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，不僅可借此提高生產(chǎn)力與制造效率，更同時也成為驅(qū)動全球經(jīng)濟的一股力量。國際管理顧問公司Capgemini發(fā)布一項研究調(diào)查報告，該報告針對營收超過10億美元的制造商進行調(diào)查，根據(jù)這份報告中的數(shù)據(jù)指出，制造商預期對于智能工廠的投資，將在未來五年內(nèi)促使制造效率提高達27%，相較于1990年代的速度增長有七倍之多，不僅如此，這也將挹注全球經(jīng)濟高達5000億美元，甚至可望來到1.5兆美元的驚人價值。
智能工廠成為全球產(chǎn)業(yè)邁向工業(yè)4.0的過程當中，必然歷經(jīng)的轉(zhuǎn)型過程，目前各國也都在加速智能工廠的建置，該報告還指出，預估到了2022年底，在這些制造商的工廠當中，將有21%的比例將會是一座又一座的智能工廠。
而若從目前各國布署情況來看，如美國、德國、法國及英國等這些在早期便已投入智能工廠計劃的國家，已有半數(shù)著手轉(zhuǎn)型智能工廠，但在印度及中國卻僅有28%及25%。
德國雖一向被認定為全球制造業(yè)的標竿，但現(xiàn)階段也無一家企業(yè)可以達到真正4.0的水平，那么我們的企業(yè)也就更不用說了。更何況轉(zhuǎn)型工業(yè)4.0的確不是件容易的事，由于過去各部門分工精細，從營運層、管理層、現(xiàn)場端等各自為政，但因工業(yè)4.0訴求軟硬件、跨部門垂直整合，且每一家企業(yè)在導入的訴求上皆有所不同，從確保企業(yè)各部都能夠掌握整個流程運作，就已非易事了，何況后續(xù)還得深入研究技術層面執(zhí)行的問題。
“邁向工業(yè)4.0實是一段漫長的過程，不可能一蹴可及，即便是如鴻海、英業(yè)達已及堪稱『最接近4.0』的臺積電等大廠，也不敢自稱完全達到工業(yè)4.0。”
面對臺灣企業(yè)的現(xiàn)況，鼎新計算機副總裁潘泰龢與陳慈婷皆一致這么認為。
但當企業(yè)欲導入工業(yè)4.0時，首要面對的卻是“不知道自己能做些什么。”博世工廠自動化銷售協(xié)理陳俊隆就觀察到，發(fā)展工業(yè)4.0最大的阻礙，是來自于客戶的需求不明確。臺灣的制造業(yè)也面臨了相同的問題，大家都不知道自己應該如何著手，所以他們需要一個有相當制造經(jīng)驗的專家，去檢視工廠內(nèi)部的問題點是什么，并且如何優(yōu)化。若是這一類的廠商不能明確的了解自身需求，那么即可能產(chǎn)生需求方與供給方的落差。
而對于智能工廠，鴻海集團副總裁呂芳銘也表示，企業(yè)真正的根本在于“核心”，也就是自身的實力，最重要的是要把本業(yè)做好，強化企業(yè)的運作與提升競爭力，再加上物聯(lián)網(wǎng)等科技方法的協(xié)助，才能“如虎添翼”，否則只會畫虎不成反類犬，淪為一只“蝙蝠”。
圖一 : 智能工廠是推動工業(yè)4.0的重要引擎，不僅可借此提高生產(chǎn)力與制造效率，同時也成為驅(qū)動全球經(jīng)濟的一股力量
關燈工廠≠智能工廠
談到智能工廠的發(fā)展，機器人可以說是其核心裝備之一，尤其在現(xiàn)今勞動人口缺乏的情況下，工業(yè)機器人更是替代人力的不二首選。不論是傳統(tǒng)工業(yè)機器人到現(xiàn)今越來越廣泛使用的協(xié)作型機器人，目的都是在為整個工廠提升生產(chǎn)效能。
根據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)的報告指出，截至2019年，全球部署的工業(yè)機器人將會增加到260萬臺，這比過去寫下新紀錄的2015年時期又增加了約一百萬臺。而從行業(yè)區(qū)分，則有70%的工業(yè)機器人被應用在汽車、電子及金屬機械等領域較多，可視為需求最為強勁的市場。
被外界譽為智能工廠的標竿，鴻海集團的關燈工廠目前朝第六座邁進，預計年底將成立。這些關燈工廠手中握有6萬臺工業(yè)機器人大軍實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)線，規(guī)模堪稱全球之最，但即便如此，鴻海也不敢自詡自己走在“工業(yè)4.0”上，而是稱自己在“工業(yè)3.5”的階段。
許多人在定義工業(yè)4.0的時候，大部分都會認為應是一座充滿全自動化的工廠。但事實上，一間全自動化的工廠并不能代表即是智能制造，因為自動化技術從過去到現(xiàn)在持續(xù)不斷演進，并不是應對工業(yè)4.0的浪潮下所應運而生。國際工業(yè)大數(shù)據(jù)專家李杰就說，“自動化”可以取代人力執(zhí)行重復性的工作，把做不好的工作做好，但“智慧化”卻可以做到人力不能做的事情，甚至做得更好。
對于智能制造，我們應該著重思考的是“智慧化”而非自動化。鼎新集團副總裁潘泰龢表示，推動智慧化的關鍵就在于人工智能，賦予機器如人的大腦般具有分析、思考、推論、決策的能力，未來不需要人類在一旁監(jiān)看，也能做出相應且合適的決策，這才是真正關燈工廠的意義。呂芳銘在今年Computex2017展會上也曾表示，鴻海發(fā)展關燈工廠的下一步，就是要透過大數(shù)據(jù)、人工智能等技術實現(xiàn)智能化。
圖二 : 被外界譽為智能工廠的標竿，鴻海集團的關燈工廠目前朝第六座邁進，預計年底將成立。圖為富士康昆山廠板對板連接器母端生產(chǎn)區(qū)。
人工智能領銜機器人
不過人工智能的定義很廣泛，這當中由許多技術集結而成，尤以工業(yè)機器人而言，機器學習的應用十分重要。比較淺顯的說法，就是讓機器人去模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學習行為，以獲取新的知識或技能，并重新組織已有的知識結構使其不斷改善自身的性能。
領軍全球工業(yè)機器人的制造商庫卡(KUKA)表示，人工智能可協(xié)助機器人適應環(huán)境所帶來的不確定性與任何變動。不僅工業(yè)環(huán)境，機器人勢必還會進入其他應用領域，如專業(yè)服務型機器人或一般服務型機器人，這些機器人的對象則變成一般大眾，因此必須變得更加靈活、更具調(diào)性，而此時，機器學習將會派上用場，協(xié)助這類型的機器人對于應用領域所需的專業(yè)技能更加熟稔與迅速適應私人環(huán)境。
結合人工智能技術的機器人，庫卡便透過開放模式來收集并解讀數(shù)據(jù)，并借助Microsoft Azure云端平臺對這些數(shù)據(jù)進行分析。而庫卡目前也正在針對許多項目進行研究中，例如RobDream。在RobDream中，機器人能夠在停工階段提升自己的能力進行優(yōu)化，和人類一樣處理發(fā)生的事情，并從經(jīng)驗中學習，像是針對算法進行情境相關的優(yōu)化與配置。
對于庫卡而言，有一個特別重視的市場，就是電子業(yè)。原因在于現(xiàn)今市場上有越來越多電子產(chǎn)品推陳出新，許多業(yè)者因此必須加快產(chǎn)品的開發(fā)速度、縮短產(chǎn)品生命周期來迎戰(zhàn)對手，因此產(chǎn)線需具備高度的靈活性以滿足快速變化的生產(chǎn)需求，但此同時，又必須要求成本盡可能維持在最低的水平，庫卡表示：“這正是我們的機器人發(fā)揮作用的地方!”。
日本工業(yè)領域人工智能專家Tomi則認為，機器學習可為將來生產(chǎn)線帶來一些重大變化，“它正在改革整個制造環(huán)境”。例如，透過機器視覺代替過去以肉眼進行檢查作業(yè)，這種方式是透過把工程師的人工檢測經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為深度學習算法去實現(xiàn)無人化檢測?；蚴谴蠓纳乒I(yè)機器人在進行零件分撿的作業(yè)性能，經(jīng)過機器學習后，機器人即可知道每次的動作是成功或是失敗，亦或是移動到哪個位置會有更高的成功率等，根據(jù)實驗證實，機器人在歷經(jīng)8小時的學習后，分撿成功率竟可達到90%，這已和一名純熟的作業(yè)人員擁有相當?shù)乃健?/FONT>
甚至，更可作為工業(yè)機器人的故障感知，在異常前預測，從而避免機器故障帶來的損失和影響?，F(xiàn)在的工業(yè)機器人大多配有傳感器來搜集正?；虍惓９ぷ鲿r的波型、電流等訊息，而透過機器學習后，通過反復觀測到的波型，可以檢測到人類難以感知的細微變化，并在機器人徹底故障前就提出預警。
圖三 : 人工智能賦予機器如人的大腦般具有分析、思考、推論、決策的能力，未來不需要人類在一旁監(jiān)看，也能做出相應且合適的決策。
工業(yè)4.0發(fā)展至今仍無標準化的架構，為此也在執(zhí)行上增加不小的難度，面對智能制造的轉(zhuǎn)型，企業(yè)在踏出第一步前，必須先了解自己最主要的需求為何，而非僅僅追求百分百的自動化生產(chǎn)流程。而諸如人工智能等新技術的出現(xiàn)，或許一般中小企業(yè)或傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等“門外漢”對此并不了解，因此最好的方法，還是不要自行關起門來做，而是訴求專業(yè)分工，借助如系統(tǒng)整合商的專業(yè)技術協(xié)助導入，以達到優(yōu)化的效果。
（轉(zhuǎn)載）
