全球製造業變革 別再迷信舊思惟

影響未來20年關鍵產業

全球製造業變革 別再迷信舊思惟

工業4.0 有升級才有轉機

文 / 林士蕙     攝影 / 西門子提供   2015-11-20

工業4.0 有升級才有轉機


工業4.0並非「又」一個新名詞,而是製造業遊戲規則全面翻轉的新時代!新興小公司善用軟硬整合的機器智慧,打造專屬品牌特色;大廠用雲端結合自動化的新生產模式,提升管理效能。若想繼續生存,就必須升級;想搶下製造霸權,必須尋求變革,淘汰大量制式化生產,壓低成本等舊思惟。德國政府估計,這波轉型過程約在2030年完成。從德國、日本到美國,都強調用雲端網路智慧化來升級製造業,而台灣的機會在哪?把格局做大,是產業升級的新契機!《遠見》深入剖析國內外案例,並訪問產、學界產業創新應用,讓你一次搞懂工業4.0。

試著假想以下情景:如果有一天,鴻海這個台灣的代表性製造大廠,不幸被新的競爭對手搶走蘋果手機訂單,這些對手,卻不是一個規模更龐大、資源更雄厚的大集團,而是分散在五、六個國家的年輕小公司。你相信嗎?

這個預言,不是危言聳聽,而是工業4.0創新應用在新公司上,可能帶來的變局。

打破既有遊戲規則 企業要活就要升級

未來,這些新興的小公司,甚至可以不用蓋工廠,而是在許多大樓裡,以智慧生產設備分別製造新iPhone,再以雲端彼此連結,和蘋果協調訂單與出貨排程。

他們的獨特優勢,是善於打破傳統供應鏈、品牌商界限,串起一群隨時可變化陣形的螞蟻雄兵,比目前的鴻海更準確快速出貨到全球多個國家。除此之外,這些新秀還能善用軟硬整合的機器智慧,來打造專屬於每個人的iPhone,看你要什麼顏色、尺寸都能幫你訂製,再送到你家門口。

「工業4.0的出現,不是為了創造又一個新名詞,是要提醒所有製造業,你過去最相信的遊戲規則要改變了!」 台灣西門子數位工廠事業部總經理鄭智峰強調,不能再迷信大量制式化生產,壓低成本等思惟,這些過時作法已愈來愈行不通,必須升級。在金融海嘯後,這早是許多具危機感歐洲企業的共同課題。

製造業想繼續生存 必須力圖變革

到底什麼是工業4.0?這個名詞,意指全球第四次的工業革命,正在興起。主要原因,是美國矽谷雲端產業興起,可以用許多軟體虛擬化的方法,取代傳統製造業仰賴的種種優勢,預計將逐漸讓許多舊思惟製造業,淘汰出局! 因此,製造業若想繼續生存,就必須尋求變革。

德國協助企業發展4.0專家,也是《 工業4.0 》一書作者森德勒 (Ulrich Sendler) 指出,蘋果iPhone本身就是一個很好的例子,它將原先只有通話功能的手機接上電腦,結果手機可以連接各種虛擬應用App,發揮遠超原先預期的功能,也讓許多傳統製造商,一夕面臨生死存亡。

又例如,一個使用手機行動導航的應用,就讓Garmin等全球許多做車上導航機的硬體商,營收大減。

難怪當蘋果、Google近日有意發展無人車,跨足汽車領域時,讓歐洲車商深感焦慮,「現在歐洲車商,死都不想把自己的資料,放到矽谷公司的雲端,因為早就把他們當跨界過來的新敵人!」近日才發表「X Terran」智慧車的宏碁,創辦人施振榮指出。

除此之外,蘋果引領的行動革命,除了影響品牌商,也已衝擊到台灣許多過去乖乖當一個螺絲釘,靠設計代工接單的硬體廠商。

雲端結合自動化生產 不升級就滅亡

手機晶片設計服務業者釩創營運長高達人,如此描述這幾年協助手機商做專案的差異:以前,摩托羅拉考慮在傳統手機上加上行動支付,是捧著一年上百萬美元的研究專案資金來給釩創工程師測試研發晶片用。現在,蘋果有意做行動支付,只是將釩創網羅為眾多專案伙伴之一,事前研究資金一塊錢也沒有,只承諾事後分佣。

而且,「當蘋果發現純軟體應用Apple Pay,比釩創支付晶片更好就轉向,後來我們只好轉做智慧家庭晶片,」高達人說,台灣硬體商的新敵人是軟體,而蘋果也不願再提供硬體商穩定的合作保證。

也因此,第四次工業革命這個名詞的出現,是預言一個全球製造業全面性被軟體網路顛覆或取代的現象,而且發生在製造價值鏈的每一個環節上,誰都逃不掉。

依照德國政府估計,轉型到工業4.0的過程,約在2030年會完成。

鄭智峰強調,這過程會慢慢讓現有企業競爭力變弱。鴻海等做代工組裝的台灣頂尖大廠的管理與製造流程,不久後,都可以靠專家輸入電腦,用雲端結合自動化的新生產模式代替,不升級就將滅亡。

至於驅動此次變革的新科技,只要所有雲端、物聯網相關應用,能在製造業環節上發揮作用的,都可以納入。其中最有關鍵影響力的科技,包括行動網路運算、社交網路、物聯網、機器對機器串聯(M2M)與大數據預測分析。

也因此,工業4.0 最早在2011年由德國負責策劃全國科技政策的國家科學與工程院提出時,就在大方向上期待當地製造業與全國國民盡速了解物聯網、網路雲端的創新,避免製造霸權被美國取代。

但德國政府並沒有提出明確答案,只提出警示,希望在2030年前找出製造業新的升級方式。至於到底要升級到什麼境界才夠?德國政府的規劃,是至少需要超過前三次工業革命的成果。

全球瘋搶製造霸權 台灣的機會在哪裡?

在了解工業4.0前,必須先回顧前三次革命帶來的變革在哪裡。

第一次的工業革命是發生於18世紀中後期,全球出現第一架機械化紡織機,發展出機械取代純手工的技術;第二次工業革命,則是始於20世紀初,主要變革是用清楚分工的大量組裝生產線,取代分工鬆散的家庭工廠生產方式。

第三次工業革命,則是1970年代以來,由於電腦興起,工廠逐漸發展出用電腦程式自動控制的設備,帶來的變革是工廠自動化,取代過去人力結合機械的組裝方式。

而以德國西門子至今做變革的經驗來看,最終極的境界,是從設計、到蓋廠房、設計生產線與管理,全部都用一套虛擬與實體生產深度結合的新系統來貫穿。這裡面,每個機器都能透過雲端,彼此對話,協助人類做智慧化決策。

只是,德國政府的觀點相當能反映現實,很快就讓中國大陸、日、韓等各國政府普遍重視跟進,各自訂定了自己版本的因應工業4.0變革政策。 美國更早在2009年,由歐巴馬總統提出了美國再工業化的政策構思,在2011年正式啟動先進製造聯盟(AMP)計畫,隨即提出用3D列印重返製造的專案。

簡單來說,從德國、日本、到美國,均強調用雲端網路智慧化來升級製造業,背後隱含著全球各國急欲搶到下一波製造霸權的企圖心。

至於在台灣,也在今年上半年,由行政院科技會報初步確立了台灣版本的生產力4.0政策方向。

「德國強在硬體製造、美國強在雲端創新,政策都是選自己最強的產業再加強;台灣要救的太多了,還得面對人力不足等問題, 」行政院副院長張善政指出,每個國家面對4.0變革,想改善的都不一樣,台灣產業與政府,借鏡國外也只需要取自己適用的地方就好。

鄭智峰也解讀指出,由於德國前三次革命都已完成,現在只需關注第四次,不像台灣與許多新興國家可能還有2.0或3.0沒超越,需要追上的腳步都不同。至於各國政府搶回製造霸權的風格,有何不同?分別有哪些是台灣產官學界可仿效的呢?

中國

跳躍式發展驚人 挑戰全球製造強國

首先,從台灣製造業最忌憚的新對手中國大陸談起。2013年起,由大陸國務院企劃提出的「中國製造2025」政策,就是為了因應德國工業4.0變革而提出,希望在2025年,邁入全球製造強國行列。目前已定出在資通、航太、節能等十個領域的製造業要升級。同時,每一個領域的內部升級,還分為五大工程,包括智慧製造、綠色製造、工業強基、高階設備創新與製造業創新中心等,聽來相當複雜又龐大。

「簡單說,他們就是要先在這十年內先超越德國,腳步很積極!」曾經至大陸考察中國製造2025的工研院知識經濟與競爭力中心首席研究員陳清文解讀,因為大陸現階段是世界工廠角色,製造有規模、但水準不高,因此必須規劃出一個十年的長期計畫,從最底層的工廠設備自動化、到最高階的物聯網串聯雲端,智慧生產管理都有規劃,希望能全盤完成。

陳清文觀察,因為現階段,大陸需要把變革3.0的工廠自動化先完成,需要很多機器人工具,最近,東莞已經出現了新興的機器人研究基地,發展腳步非常快。

德國思愛普(SAP)軟體系統台灣總經理李漢麟坦承,要做4.0的變革,最快的方式就是從零開始,蓋最新的廠房,人才也要重新雇用,免去遷就舊設備、老師傅。這一方面,大陸業者靠砸錢走跳躍式發展,最強大。

美國

拚自造+大數據 找出製程改善契機

面對德國自稱工業4.0變革是首創,美國也不甘示弱。 由於美國製造業外移已久,不太可能一夕間把供應鏈全找回來,由歐巴馬提出先進製造聯盟的,是採取3D列印自造的創新方式來補救。

身為當地領頭羊的美國奇異(GE)集團,今年5月已經成功用3D列印製造,做出了噴射機引擎,實力相當驚人!

也別忘了,美國在軟體大數據方面的強大優勢。IBM全球電子產業技術長山本宏強調,IBM早在十年前,德國還沒發明工業4.0這個詞,就用大數據入侵工廠了,已經取代掉需要工廠研發、維修、業務部門的許多工作!

另外, 韓國則於2014年提出製造業創新3.0計畫,希望用雲端創新來引領韓國產業轉型,目標是希望在2020年之前,蓋出10000個智慧工廠,野心也不小。

日本業界雖關注工業4.0,政府起步較慢。今年6月,日本經產省提出的因應方式,是期許日本製造業爭取國際合作。

德國

製造是國家命脈 執行創新最徹底

至於最早提出的德國,因為製造實力堅強,已是國家核心競爭力, 根據2013年調查指出,德國工業占整體產業的毛附加價值(Gross Value Added)比例,近20年來從沒掉到25%以下。當地企業如西門子、BMW,對於掌握下一波製造霸權的危機感,也最嚴重,因此是目前針對工業4.0的變革,執行創新最徹底的一群業者。

比如BMW集團就提出用工業4.0做創新,藉此跨界綠能環保,甚至可以從頭設計電動車工廠,徹頭徹尾創新。在雲端發展方面,則是開發全套互聯駕駛科技(Connected Drive)系統,從車上3G車聯網服務資訊到連接手機的App都自己設計,宣示做軟體絕對不比矽谷差。

德國工業自動化設備龍頭西門子,自2011年以來先在位於安貝格的工廠,施行串聯物聯網、虛擬軟體等多種有4.0思惟的創新系統製造自家產品。

回歸到台灣現狀,距離這個第四次工業革命的變革,是否還很遙遠,只能跟著別人後面跑?

目前已經有工業4.0變革,台灣紡織業者宏遠副總經理高錦雀坦承,宏遠和許多國內中小企業製造商狀況差不多,通常今年買這台設備、明年買那台,資訊服務系統又是另外做,光是讓廠內設備可以互相對話,就不容易。距離實現工業4.0變革願景,是用一套全方位虛實系統,來貫穿整個流程,還有很長的一段路要走,國內政府,應該要有完善的政策協助。

張善政認為,台灣要去做美國自造、或德國最徹底的智慧製造化,現階段都太遙遠。

但是,台灣的優勢是,有尚稱不錯的工業製造基礎,也有電腦資通訊產業,可以彼此深度結合起來把彼此價值拉高,再把這些結合資通訊創新的經驗,拿來解決其他產業的問題。

台灣

加速虛擬應用 產業升級帶來大商機

「台灣不論哪個產業,最大的問題是經濟規模做不大,然而雲端軟體最大的好處,就是可以透過虛擬應用,把格局做大,其實是產業升級的新契機!」張善政強調。

也因此,國內初擬訂的生產力4.0政策,不只有德國等地標榜的工業製造,還有農業生技、零售物流。最終政策目標,是希望藉創新帶動產業轉型,在2024年達到製造業人均生產總額提升60%,以及商業服務業人均生產總額提升40%,農業人均生產總額提升40%。另外也解決高齡化社會來臨,將面臨的缺工與新型人才問題。

在工業方面,台灣的生產力4.0配套,是協助傳產業者,善用國內資通訊業者的專長來創新。如前述的紡織廠宏遠興業,顧問團除了德國思愛普導入ERP,也有台灣工業電腦研華協助導入廠內電腦整合製造系統。

在農漁業方面,台灣農委會也已和中興大學、嘉義縣政府合作試驗,用無人機空拍來管理東石鄉廣達8200公頃的海上蚵棚,協助掌握災損。

至於在面對高齡化社會,更早迎接此衝擊的日本,堆土機業者小松,也聰明打造大數據維修客服系統,減少人力。

看來,台灣生產力4.0的創新,與面對全球製造業的變革,只要善用國內已有基礎的雲端智慧科技,更可能為產業升級帶來許多新商機,重點還是要迎頭趕上腳步積極的中國大陸。

【驅動工業4.0五大破壞性創新科技】

五大創新科技 實際應用情境

行動網路運算 手機連結網路即時傳送各式訊息,促進工廠第一時間掌握訂單

社交網路 社群網站如臉書,由網友留言匯聚出的產品改良意見

物聯網 機器設備內建感測器,自動偵測各種狀況,如故障就會發警訊

機器互聯 工廠內設備可自行透過內部網路互通運作,不用透過人力

大數據分析 各種資訊均能收集並分析。例如將工廠設備每天生產所需電力數據用電腦分析,找出節能方案

【全球四次工業革命歷程】

工業1.0 ▼18世紀末

全球出現第一架機械化紡織機,主要變革是用機械取代純手工

工業2.0 ▼20世紀初

美國發展出全球第一條組裝生產線,主要變革是用清楚分工的大量組裝生產線,結合電力,取代過去家庭工廠等生產方式

工業3.0 ▼1970年代

1969年,全球第一台可以寫入程式做自動化操作的控制器Modicon 084發明出來,自此工廠逐漸發展出各種用電腦程式做自動化控制的設備,取代純機械操作

工業4.0 ▼從現在開始

美國矽谷自2000年以來,逐漸發展出雲端大數據等新應用,衝擊原有製造生態,這次變革主要是讓製造業者找出一套更能結合實體製造,與虛擬科技的虛實融合生產模式

關鍵字: 政治評論全球焦點兩岸要聞經濟科技產業綜合


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