智慧製造的遠景

一、智慧製造是甚麼 

              所謂智慧製造主要是利用物聯網、大數據、人工智能（AI）、機器學習和自動化等技術，將傳統的製造業轉變為可收集製造過程中設備數值，高度數據化、自動化、智能化的生產方式。智慧製造的目的是透過智慧生產全面優化與改進製造流程，將感測器和連接設備安裝在智慧工廠的生產設備和產品中，藉此收集數據，並且將這些數據進行分析，達到優化生產流程、預測可能發生的問題、改進品質等目標，提高生產效率、降低成本、提升產品品質，以及快速應對市場變化。總之，智慧製造就是導入智慧化系統，實現更高效、靈活和智能的製造環境，使工廠不僅能用適當有效的方式進行生產，還可應付及處理突發狀況。美國國家標準暨技術研究院(NIST)將智慧製造定義為：「完全整合、協作的製造系統，即時回應以滿足工廠、供應網路和客戶需求不斷變化的需求和條件」。智慧製造以雲端連線性為基礎。結合人類創意、數位連線的機器和資產，以及 AI 支援的系統和分析。整合 AI 和智慧工具有助於促進靈活應變，並根據即時資料和情報加速自訂輸出的能力。智慧製造的能見度、靈活度和彈性，成為提升供應鏈模型和整體企業營運效率的基石。 

       智慧製造包含 4 個重要的要關鍵角色，(1)智慧產品:智慧產品的概念是在傳統產品服務上，加入電子裝置、智慧功能、溝通功能和互聯網，是由「實體組件」、「智慧組件」以及「連接組件」所構成。(2)智慧生產:所謂智慧生產是由供應鏈開始連結生產線，從製造程序、原料、生產、包裝到物流皆導入自動化系統，而智能化的設備能夠回傳資料與數據，讓生產者能優化生產效率，並提高生產流程的可控性，提升企業的製造服務與售後服務。(3)智慧工廠:智慧工廠是以智慧製造技術為基礎的現代化製造工廠，智慧工廠主要是利用自動化技術和系統減少人工處理的情況，使製造工廠能高度智能化，提高靈活度、生產效率、品質和生產力。(4)智慧物流:智慧物流是將配送流程結合廠內與廠外的系統，將貨物從供應鏈進入到物流中的整個運輸過程，透過感測器紀錄並由後台系統進行分析，讓整體物流更加有彈性，能及時因應各種突發狀況，以及降低運輸成本。 

二、智慧製造的效益 

             工業 4.0 是指第四次工業革命。第一次工業革命以蒸汽為動力；第二次工業革命則為電力；第三次工業革命是由基本自動化和運算能力推動；第四次工業革命是由網宇實體系統和智慧技術驅動。現在的智慧製造，不是要淘汰傳統工廠並以其他手段取而代之。重點在於逐步智慧化現有工廠，並使用最佳工具和解決方案強化工廠，以高效達成製造目標。智慧製造的 5 大效益:(1)提高效率及生產力：透過自動化、即時資料分析和整合式製造解決方案，可更快速、更智慧且安全地工作。而預測性維護和自動化工作流程，則可透過更精簡的輸出，協助您的 IoT 連線機器和資產在最佳狀態運作。(2)提高靈活度和回應能力：在流程的各個階段，智慧製造解決方案和資料分析可讓您快速回應市場變化，進而快速敏銳調整製造工作流程並個人化您的產品。(3)確保永續經營：智慧製造技術收集的資料可協助制定策略性且符合成本效益的計劃，簡化營運並降低能源使用。從永續產品設計到更環保的物流，可支援您的永續發展計劃。(4)改善品質控管：從對惡評的挫折到產品召回的災難，智慧製造解決方案可整合整個供應鏈和製造作業，確保品質標準在每個階段清晰可見並可驗證。(5)端對端節省：從供應鏈一端到另一端的數位整合，實現更完善的預測、庫存管理和物流解決方案。這表示更低的風險、較少的支出，最重要的是讓客戶更滿意。德國於 2012 年提出「工業 4.0」產業政策，而各國也提出了相對政策方案（如中國製造 2025 計畫）。 

三、實現工業 4.0 智慧製造 

               工業 4.0 是德國於 2011 年的漢諾威工業博覽會所提出，其目標是整合現有的製造資源、流程以及大數據，使製造產業能夠快速因應市場需求，精準地進行生產，減少資源的浪費，並且使製造產業能進行跨領域合作。而智慧製造則是利用前面所說的架構，使工業自動化、智能化與高效化，因為都涵蓋了工廠自動化的概念。「智慧製造」是透過各種技術改變過去的製造思維，而工業 4.0 則是利用這些技術，將過去的生產方式轉為高度客製化與智慧化的商業模式，而若是要調整模式首先必須改變思維，也就是說，要實現工業 4.0 智慧製造會是其中的關鍵。AI 數據可串連產線、工廠管理、物流、銷售與供應鏈，因此導入 AI 模型有機會大幅提升生產效率。中國 「十四五」時期以來，中國已建成3.5萬多家基礎級、7000多家先進級、230多家卓越級智慧工廠；光伏、動力電池、新能源汽車等領域的智慧裝備取得群體性突破。各省因地制宜發展智慧製造。 2021年12月份，中國工信部等8部門聯合印發《「十四五」智慧製造發展規劃》，明確了「十四五」期間我國智慧製造發展的重點任務。 2024年12月份，工信部等3部門聯合印發《製造業企業數位轉型實施指南》，聚焦應用場景、區分企業類型，逐步組織實施製造業數智化轉型。頂層設計的逐步精進，加之財稅、金融等政策的持續賦能，使我國製造業的智慧化水準穩步提升，前景光明。 

           在打造智慧製造過程中，雖然中國製造業規模龐大、體系完整，能為人工智慧提供大量的訓練資料和豐富的應用場景，但中國製造業資料的互通性和開放性不足，資料品質參差不齊，標準化程度低；製造業中小微企業對智慧轉型的成本敏感、成效存疑。未來，需多措並舉，推動「人工智慧+製造」走深走實。推動人工智慧與製造業深度融合。盡快圍繞製造業細分產業打造高品質資料集，加速工業多模態演算法技術攻關與算力高階軟硬體研發，適度超前建置智慧算力基礎設施，推動智慧裝備加速迭代升級，不斷增強與我國製造業的適配度。從製造業的研發設計到行銷服務，全流程拓展人工智慧應用場景、深化人工智慧參與程度，使「中國智造」更能滿足國內外市場需求，並在更多領域實現需求引領。透過深度融合，讓人工智慧與製造業相互賦能、彼此成就。支援不同類型製造業企業進行差異化「人工智慧+」行動。支持製造業大型企業基於產品生命週期全流程、全場景進行整體性智慧重塑，並帶動產業鏈供應鏈協同升級；支持製造業中型企業在研發設計、生產製造等關鍵環節，圍繞製程設計、生產調度、品質控制等經典場景進行智慧轉型。