工業4.0的定義是什麼？它如何影響著我們？

工業4.0是什麼？

工業4.0（Industry 4.0），又稱為第四次工業革命，為德國政府提出的高科技計畫，這個計畫並不只有創造新的工業技術，而是結合現有的相關工業技術、銷售與產品體驗，透過人工智慧建立有效率和適應性的智慧工廠。

工業4.0的技術基礎為智慧型整合感控系統與物聯網，透過分析蒐集到的數據，可針對顧客的疑難雜症提出解決方案，甚至是需求客製化，更可利用電腦預測，即時監控並調度資源、降低成本，達到供應鏈優化。

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工業1.0至4.0的過程

前三次的工業革命都是為了加快製程的效率，讓機器擁有更高的效能，並達到大量製造與販賣的目的，而工業4.0不屬於第四次的工業革命，而是「新一代的工業轉型」，且成為目前工業的發展趨勢。

工業1.0：為第一次世界革命，當時是以「水力」與「蒸氣」取代人力與畜力，並開始讓工廠藉著機器生產，並逐漸開始集中且有組織性的運作模式。

工業2.0：此時開始以「電力」為主，且被廣泛應用在大量生產上，也開始出現上下游的產線關係，甚至可透過機器生產機器。

工業3.0：隨著科技進步，開始出現「電晶體」與「積體電路」，電子裝置與資訊技術開始能輔佐人們，降低人類造成的影響，提高機器製造的精準度與自動化的程度。

工業4.0：再來就是現在的工業4.0，開始著重在機器之間的溝通，提高自動化之外，人機協作的模式也能開始提供客製化與服務化的能力，現今已能將「需求」放在首位，根據不同客戶的需求做出應對，提供高自由度與競爭力的提升。

工業4.0的影響

工業4.0的擴散，讓許多企業面臨必須轉型的挑戰，當競爭者的生產成本降低、品質提高、上市時間縮短，越來越能滿足消費者多變的需求，若企業不跟上這樣的節奏，要如何立足於市場，並脫穎而出呢？

工業4.0運用許多技術，並進行優化，利用人機協作優化生產流程，提升生產力及品質，增進競爭力與獲利，像是運動品牌NIKE、PUMA等，過去提供名人客製化的明星產品，以提高知名度，而後推出消費者能自行透過網路選擇喜歡的鞋子材質、花樣或顏色，創造出獨一無二的商品並寄送到消費者手上。

另外一個例子，一間國際卡車製造商在卡車內的引擎及機件中安裝監測器，透過機器學習預測卡車何時可能會產生故障，自動通知車主甚至與鄰近的維修中心預約時間，系統也能自動寄出相關機件及傳遞詳細情況給技師。這些案例顯示，工業4.0已悄悄地影響大眾的生活，不僅能提高使用者體驗，也為許多企業帶來新的收益來源。

工業4.0三大項目

智慧工廠：以網路連結生產設備，透過人機協作使生產系統與過程智慧化，進而提高效能，其中最重要的目標是能夠符合高度客製化的要求，此時就需要仰賴人工智慧、數據分析與感測系統等技術，製程的優化將會讓傳統工廠完成數位轉型。

智慧生產：智慧製造是指透過網路與感測等技術，將蒐集到的數據進行分析，並建立一個從原物料、產品製造、企業營運到包裝配送等自動化的供應鏈，進而提升整體生產物流管理，若成功導入並實行，將會使許多中小企業成為工業生產技術中的創造者與供應者，並大幅提升在市場中的競爭力。

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智慧物流：此項目是以資訊技術為基礎，使整個物流過程的運輸、倉儲、包裝、搬運、加工與配送等項目，建立感測系統，在蒐集數據後進行分析與即時調整，也透過網路與物聯網的技術進行物流資源的整合，使資源能夠有效的被充分發揮，不僅降低成本與控制風險，也能使訂購者即時拿到產品，最終能讓物流自動化。

工業4.0的技術

工業4.0主要有九種科技，包含雲端、大數據、自動化、系統整合、物聯網、網路安全、積層製造、擴增實境與模擬，其中工業物聯網是主要讓所有生產與技術串連起來的橋樑，而這九種技術相輔相成才有機會創建一個新的生態系統。

雲端運算（Cloud Technology）：為一種基於網際網路的運算方式，可利用這項技術傳遞各式各樣的資訊，並擁有儲存體、資料庫、分析、智慧等服務，讓企業不再需要花費大量時間與金錢去維護，就能更有效率地完成很多事物，因此許多企業會將它運用在資料備份、復原、虛擬桌面以及大數據，進而更專注於具策略性的任務。

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自動化（Automation）：指機器設備在生產的過程中，以無人或少人的方式按照要求運作，而這樣的技術廣泛應用於工業、農業、商業、科學研究、交通、軍事和醫療等，這項技術能提高生產效率，並縮短產品週期，對製造業有非常大的影響。

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系統整合（System Integration）：以資訊軟體領域來說，是將不同系統的資料與其他應用程式結合，而單一系統中整合了不同的功能，藉由硬體跟軟體的串聯，企業可有效地執行各個項目，並針對數據進行更有效的分析。

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物聯網（Internet Of Things）：IoT為一種計算裝置、機械、數位機器相互關聯的系統，能將真實世界數位化。簡單來說，就是讓物品上網，藉由網路可以讀取或傳遞資訊，而這樣的技術可應用在運輸物流、工業製造、健康醫療、個人或社會領域等。

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網路安全（Cyber Security）：網路安全包含網路裝置、網路資訊與網路軟體的安全，隨著技術的進步，網路安全的問題逐漸被重視，駭客會通過網路竊取機密資訊，甚至是恐嚇取財，也有些企業會透過此種方式來攻擊對手，而網路安全就是為了防範這些問題而採取的措施。

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積層製造（Additive Manufacturing）:積層製造為3D列印的根基，是相對於傳統減法加工製程的製造方式，能將3D數位模型呈現出來的加法製程，這樣的技術能實現更靈活、有創意的設計。

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擴增實境（Augmented Reality）：簡稱AR，透過攝影機影像的位置、角度精算及圖像分析技術，讓虛擬世界與現實世界的場景進行結合與互動，而在工作環境上應用可以方便員工之間溝通。

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模擬（Simulation）：這項技術讓企業模擬產品或生產線，分析該產品或專案是否可行，能大幅降低研發成本，並加快進入市場的速度。

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工業4.0如何創造價值？

隨著科技的進步，升級工業4.0或是進行數位轉型成為目前趨勢，但相信許多企業並未真正理解這些概念，雖然有許多新技術的產生與進步，但我們應針對企業所遇到的問題，並思考如何運用這些技術，創造更多、更高的價值。那工業4.0能在哪些地方創造更高的價值呢？

供需問題

許多企業遇到的最大挑戰之一就是供貨與需求，該生產什麼產品？需要多少數量？什麼時候開始生產？有時靠著經驗或是調查進行預估，時常會需要承擔許多成本，像是原物料、存貨不足與過多等問題。數位轉型就能透過大數據的累積與分析，並透過行銷活動、流行趨勢、競爭者動向，甚至是市場上的經濟因素等，進行綜合評估，比起過去更能掌握需求的動向，以降低不必要的成本產生。

上市時間

從產品的想法到真正做出實體，需要花費多少時間？且生產過程中難免會因銷售的位置與原料而在不同的國家進行，隨著科技的進步，上市時間的快慢已成為競爭力的關鍵因素，有些企業甚至會想靠著偷工減料縮短製程，導致品質低劣，而透過工業4.0中的模擬、自動化等技術，能從設計到生產都縮短時間，並在上市時間奪得先機。

售後服務

過去許多企業只把焦點放在產品本身，對售後的服務較無規劃，其實售後服務除了能維持品牌忠誠度外，也能帶來新的收益來源，可透過預測性的維護、遠端維護、產品部件追蹤或聊天機器人的協助等，新型的服務流程為客戶帶來更好的客戶體驗。

勞動力

自從自動化的產線出現後，企業開始嘗試將人力成本降低，機器的導入能取代許多人力的浪費，並透過遠端監控與管理，只需要少數的人力就能進行監控、追蹤成效甚至是優化產能，而人們就能專注於更需要創造力與腦力的工作。

工業4.0與企業成長

全球勞動力因為人口老化與少子化的關係逐漸下降，而數位轉型有助於改善人力短缺的問題，在科技逐漸成熟之下，智慧工廠將跨國貿易與製程的挑戰逐一排解，預估2030年企業的產品出口量可能為目前的3倍，開發中國家甚至會來到4倍。

智慧工廠透過工業4.0中常見的「感測器」來蒐集設備、物料、加工品或成品的數據，進而分析以提升生產品質，增加消費者對產品的信任，也透過「自動化生產」即時監測品質，取代用人工的方式檢查，降低人力成本之外也能提高效能與穩定品質，另外也會透過現場的監控系統，將設備與產品資料進行大數據分析，提高決策的有效性；回到消費者身上，工業4.0能幫助企業累積大量消費者的數據，並預測客戶需求讓商業模式以客戶需求為重點，改變整個生產模式往客製化的方向前進。

對企業來說誰能因應市場的瞬息萬變，就能在市場中維持競爭力，而許多企業也會為了挖掘更多客戶需求調整製造工廠的營運與位置，並讓生產線更加靈活因應客戶的彈性需求，因此如何成功導入自動化以達成目標，將會是數位轉型需要考慮的問題之一。

過去在亞洲人力成本低的想法已過時，需要尋求其他的替代方案，而數位轉型正可以透過自動化取代例行性的工作，降低人力成本，並透過蒐集數據透過分析優化製程提升生產效率，讓企業有各種創新的模式提升競爭力。

各國對於工業4.0的佈局

德國：對德國來說工業4.0不只是生產與自動化，而是從開發、生產到銷售與服務，一條龍的管理與服務，並整合企業、公會與研究機構，甚至從教育就開始傳遞概念。
美國：過去美國發動的IT革命，就是針對商業模式與服務的改革，在金融海嘯之後，美國開始推出先進製造、虛實整合等政策，使製造業能回流，創造更多機會與價值。
中國：中國提出中國製造2025的政策，並與德國合作計畫將世界工廠變成「世界的工業4.0工廠」，在2014與2015年買進許多德國企業，其中有技術與市占都名列前茅的企業。
日本：日本曾有學者提出贏在技術卻輸在商業模式，日本以遭遇許多次的挫敗，但目前日本在工業4.0上仍侷限於個別企業。
英國：英國中部工業重鎮雪菲爾斥資20億台幣打造「2050工廠」，結合產業界、學研界與各方面的資源，提供英國業界工業4.0的解決方案，已有許多企業想尋求合作。

智慧刀把如何運用工業4.0實現智慧製造？

馬森國產的MachSensing®智慧刀把運用物聯網的技術，蒐集切削加工最前端的數據，透過無線網路或藍芽將數據傳至電腦，由MachRadar®進行即時監控刀具壽命，後續也可將資料留存作為後續的分析依據，透過MachRadar® Pro進一步分析，掌握正確參數進而優化製程，不僅節省各類的成本，也能降低原有製程產生的碳排量，邁向智慧製造與碳中和的目標。

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