智慧工廠在德國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃下開始獲得企業(yè)關(guān)注，工廠智慧化的過(guò)程中，勢(shì)必得面對(duì)各種溝通、連結(jié)及如何適當(dāng)應(yīng)用的問(wèn)題。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的帶動(dòng)下，廠商必須依循或建立一套共通平臺(tái)，并確切了解自身智慧化的需求為何;而智慧化的內(nèi)容則是著重于機(jī)器與機(jī)器、人與機(jī)器之間的智慧互通，以及機(jī)器設(shè)備的自我調(diào)整與自主反應(yīng)，讓廠商能夠有效降低成本、節(jié)能、提升生產(chǎn)力及產(chǎn)值，臺(tái)灣廠商才能在競(jìng)爭(zhēng)環(huán)伺的市場(chǎng)中脫穎而出。
隨著世界各地工資上漲、勞工意識(shí)抬頭、缺工等問(wèn)題逐漸增加，加上智慧聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來(lái)，智慧工廠議題趁勢(shì)而起，近幾年開始受到重視，甚至許多廠商也大力導(dǎo)入各種自動(dòng)化與智慧化系統(tǒng)，希望藉由科技力量來(lái)解決人、機(jī)器及整體系統(tǒng)間的溝通與運(yùn)作問(wèn)題，使廠商可以提升效率與產(chǎn)值，對(duì)員工也能提升工作環(huán)境品質(zhì)及準(zhǔn)確性。
工業(yè)4.0的誕生
智慧工廠真正受全球廠商關(guān)注來(lái)自德國(guó)于2012年制定的工業(yè)4.0計(jì)畫，德國(guó)軟體公司SAP前執(zhí)行長(zhǎng)Henning Kagermann為最先提出工業(yè)4.0想法的開創(chuàng)者，而SAP在之后的相關(guān)推動(dòng)中也的確多有著墨。對(duì)于工業(yè)4.0計(jì)畫，德國(guó)總理梅克爾也相當(dāng)支持，更希望能藉由該計(jì)畫讓德國(guó)與歐洲各國(guó)制造業(yè)再次振興，歐洲也希望能藉由工業(yè)4.0計(jì)畫，在2030年前讓制造業(yè)所占GDP，從目前15%提升到30%。
工業(yè)4.0即為第四次工業(yè)革命：第一次工業(yè)革命在于利用機(jī)械取代人工;第二次工業(yè)革命則是生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)力的改變，使用電力幫助更大量的生產(chǎn);第三次工業(yè)革命則是開始利用電子設(shè)備、ICT技術(shù)及自動(dòng)化系統(tǒng)導(dǎo)入;而第四革命講求的則是智慧化生產(chǎn)，也就是利用各種整合感控系統(tǒng)，結(jié)合以人為本的方式進(jìn)行更為靈活彈性的制造，并利用資通訊科技、云端運(yùn)算與商業(yè)分析達(dá)到快速調(diào)整及策略訂定的目標(biāo)。
根據(jù)上段所述，智慧工廠可達(dá)到快速調(diào)整及優(yōu)化升級(jí)的目標(biāo)，主要做法也已經(jīng)從純粹的自動(dòng)化取代人工，轉(zhuǎn)換成更為智慧化的人機(jī)協(xié)同，人不再提供單純勞力，而是做為決策及管理者;機(jī)器設(shè)備則擁有快速應(yīng)變及多方溝通能力，人與機(jī)器所扮演的角色與功能都有大幅度演變，如此能更加貼近現(xiàn)今需求快速變動(dòng)的市場(chǎng)。
可自主調(diào)整廠區(qū)與產(chǎn)線之產(chǎn)能配置、調(diào)整上下游供應(yīng)配送、可自主優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境之資源與能源配置、可輔助人員正確完成各種操作與組裝、可即時(shí)逆向追蹤生產(chǎn)進(jìn)度與履歷。這些都是未來(lái)智慧工廠得以達(dá)到的目標(biāo)與理想，不但能節(jié)省大量時(shí)間，也能大幅降低各環(huán)節(jié)間的溝通與變動(dòng)成本。
根據(jù)調(diào)查，智慧工廠市場(chǎng)規(guī)模2014年約167億美元，2015年預(yù)估會(huì)增加至180億美元，到2018年則有機(jī)會(huì)達(dá)到235億美元，年成長(zhǎng)率約保持在7～11%。
從工業(yè)4.0到智慧工廠
德國(guó)工業(yè)4.0的發(fā)展最終目標(biāo)就是智慧工廠，其中最重要的就是網(wǎng)宇實(shí)體系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)的導(dǎo)入。CPS為一整合運(yùn)算、網(wǎng)路通訊與實(shí)體環(huán)境于一體的多維度復(fù)雜智慧系統(tǒng)，也就是利用結(jié)合后端運(yùn)算平臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)感測(cè)器與致動(dòng)器，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)下進(jìn)行實(shí)時(shí)(Real-Time)的動(dòng)態(tài)控制與服務(wù)。
CPS技術(shù)可進(jìn)行編程、記憶與儲(chǔ)存能力，并可結(jié)合感測(cè)器和通訊技術(shù)，嵌入CPS的實(shí)體設(shè)備可連結(jié)到網(wǎng)路，不同于大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)只著重在計(jì)算能力，CPS也可讓實(shí)體設(shè)備同時(shí)具有通訊、精準(zhǔn)控制、遠(yuǎn)程協(xié)同與自主反應(yīng)運(yùn)作。
該技術(shù)讓實(shí)體設(shè)備得以更智慧化，機(jī)器與機(jī)器(M2M)間可進(jìn)行獨(dú)立交換訊息、觸發(fā)行動(dòng)與相互控制，不但大幅改善制造過(guò)程、材料用生產(chǎn)過(guò)程、工業(yè)用工程，也讓供應(yīng)鏈與生命周期管理更加有效率。
