智造大未來

甚麼是智慧製造？──智慧製造是跨領域的學問 根據《TIME》雜誌的定義， 智慧製造(Smart Manufacturing) 意指結合資訊、 技術與人工智慧等，並形成製造智慧(Manufacturing Intelligence)， 對產業每一環 節，如研發與應用，帶來革命性影響。智慧製造包含將根本地改變產品在研發、製造、 物流、銷售等不同價值活動的流程；有效改善勞動者與作業環境間的安全考量，對環 境達到零排放、零事故的目的；並且維持製造業者的競爭力，同時改善永續環境、降 低產品成本，利用次世代的材料作為新產品的開發。

因此，智慧製造範圍涵蓋製造的各個方面，從原料、生產到市場層面，涉及工廠、 配送中心、企業商務系統、顧客和整個供應鏈，並且須配合網宇實體系統(Cyber-Physical Systems, CPS) 的導入，即結合電腦運算以及感測器和制動器裝置的整合控制系統，通過感測網路緊密連接現實工廠，讓生產製造過程中與相關的資料加以整合，並同時通過 感測器採集並進行資料分析，形成自主性之智慧生產系統。而人的角色不再是機器的操 作者，而是整個流程中的管理者。

更進一步，智慧製造從技術和管理面向來觀察，則分 成智慧生產與智慧工廠部份。智慧生產指的是整個製造運營與資訊無縫接軌串聯，形成流程自動化；而智慧工廠意指生產系統的管理、產品的研發與組裝、防呆及設備故 障處理等，都能即時將資訊回饋至生產端，優化排程，讓生產更具彈性與效率，快速反 應市場需求，以因應競爭高的商業環境、產品生命週期縮短、資源有限等產業現況。

總體而言，正因製造業對台灣產業發展具關鍵性指標，尤其處於工業4.0時代洪流下，徹底顛覆傳統製造生產過程，未來製造業將是由許多家智慧工廠結合而成的智慧生 產體系，融入網宇實體系統科技運用，將相關領域產業串聯在一起，創造更高的附加價 值鏈與新型商業模式。因此，舉凡生產、經營、管理的全面創新變革，提升企業價值，將成為全球競爭產業下的致勝優勢。

打造智慧機械新生態系 因應大量客製化市場發展趨勢，對於機械製造之相關領域，相較過往傳統機械是單 機作業，現今生產線與設備必須更具彈性、智慧化特點，並且在短時間內調整生產模式， 以完成生產不同規格的產品。因此，智慧機械即利用感測器與各類控制模型，加以自動 調整機械本身的反應，而其系統架構包含機台本體、感測器或感知模組、資料儲存、運算與控制模組以及通訊模組等應用技術。 透過智慧機械，除了有效降低產品製造成本、生產過程中的能源消耗，並且改善產 品品質及維持其穩定性，更進一步，能即時追蹤產品相關資料，亦確保生產線與設備的 安全性，大幅提高整體供應鏈之透明度與企業營運效能。

根據 IEK 產業經濟與趨勢研究中心，針對智慧機械所涉及之關鍵發展技術，包含： 智慧感測器、雲端運算、擴增實境 (Augmented Reality, AR)、大數據（巨量資料）、 智慧機器人與積層製造等，進而達到智慧生產系統、智慧人機介面與協同合作等相關應 用方案。 為協助企業轉型與產業永續發展，台灣推動智慧機械產業為政府 大創新產業政 策之一，主要目的是將精密機械升級為智慧機械，藉此創造更多就業機會，並打造台中 成為全球智慧機械之都。因此，以「智慧機械產業推動方案」整合國內豐沛的新創能量， 建立符合市場需求的技術應用與服務能量，提升產業競爭力，為台灣機械產業挹注一股成長新動能。

因此，於 2016年，透過精密機械以及資通訊科技能量為基礎，導入智慧化相關技 術，藉此建構出智慧機械產業新生態體系，包括有： 1.「智慧機械」產業化：簡稱智機產業化，即整合各種智慧技術元素，使其具備故障預 測、精度補償、自動參數設定與自動排程等智慧化功能，提供全方位解決方案 3 (Total Solution) 及建立差異化競爭優勢。深化智機自主技術與產品創新、發展解 決方案為基礎的相關產品。其範疇涵蓋：建立設備整機、零組件、機器人、物聯網、 大數據、CPS、感測器等產業。 2. 產業「智慧機械」化： 簡稱產業智機化，為減緩勞動人口結構變遷壓力，加速人 力資本累積，創新產業生產流程與大幅提高生產力，及善用電資通訊產業優勢，協 助產業導入智慧機械，建構智慧生產線，使之具有高效率、高品質與高彈性等特徵， 透過雲端、網路與消費者快速連結，提供大量客製化產品，形成聯網製造服務體系， 及提升產業供應鏈智慧化與合理化。

產業範疇包含：航太、半導體、電子資訊、金 屬運具、機械設備、食品、紡織、零售、物流、農業等。 剖析3大推動策略 此外，針對智慧機械詳細之推動策略，包含「連結在地」、「連結未來」與「連 結國際」3 大部分，其相關推動做法如下： 1. 連結在地 (1) 打造智慧機械之都 ‧ 整合中央與地方資源，建構關鍵智慧機械產業平台。 ‧ 結合台灣都市發展規劃，提供產業發展腹地與示範場域。 ‧ 推動智慧機械國際展覽場域，拓銷全球市場布局。 (2) 整合產學研能量 ‧ 法人創新商業模式- 服務客戶的客戶。 ‧ 推動智慧車輛及無人載具應用。 ‧ 加強產學研合作，培訓專業人才。

2. 連結未來 (1) 技術深化，並以建立系統性解決方案為目標。‧ 推動航太、先進半導體、智慧運輸、綠色車輛、能源等產業，廠與廠之間的整體 解決方案。 ‧ 推動智慧型人機協同與機器視覺之機器人以結合智慧機械產業應用。 ‧ 發展高階控制器，以提高智慧機械利基型機種使用國產控制器比例。 ‧ 打造工業物聯科技。 ‧ 開發智慧機械自主關鍵技術、零組件及應用服務，透過應用端場域試煉驗證其可 操作性，再系統整合輸出國際。 (2) 提供試煉場域 ‧ 強化跨域合作開發航太用工具機，並整合產業分工體系建構聚落。 ‧ 半導體利基型設備、智慧車輛及智慧機器人進口替代。

3. 連結國際 (1) 國際合作：強化台歐、台美及台日智慧機械產業交流。 (2) 拓展外銷：系統整合輸出、推動工具機於海外市場整體銷售方案，及強化航太 產業之智慧機械行銷，拓展國際市場。 藉由智慧機械推動方案，能提升工業物聯科技，形塑上、中、下游緊密結合之產業 生態鏈，加以整合跨領域資源，未來將台灣打造智慧機械之都，成為亞洲最重要的示 範場域。

案例篇 宏遠興業——自動化精實生產機能衣全球風靡 宏遠興業創立於 1988 年，是一家創新研發導向的紡織製造商，垂直整合假撚、 撚紗、織布、染整、印花、貼合塗佈等特殊後加工工程，以創新研發為導向，結合高 科技與流行資訊，不斷開發高附加價值的創新產品，力求走在科技化最前端。宏遠興 業的研發能量獲得全球國際高級服飾品牌青睞成為策略夥伴，包括：Nike、Columbia、 The North Face、Decathlon、LuluLemon⋯⋯ 等， 並與國際品牌共同開發各種機能 5 布料，深諳全球市場脈動。 宏遠興業以台灣為全球運籌中心，擁有台灣台南、中國上海及泰國拉佳布里 (Ratchaburi) 等生產據點，員工人數 3,100 人，以紐約、巴黎、杜拜、上海、香港、 曼谷、東京及大阪等全球主要城市為業務及行銷據點，透過綿密的銷售及服務網絡， 並積極參與國內外各大商展，成功拓展全球事業版圖。

每5年就轉型甩開競爭者 宏遠興業總經理葉清來認為，再先進的技術都會被模仿，只是時間早晚而已，如 果不持續研發創新，就等著被競爭者取代，唯有開發全新的技術，創造更具效能的製 程，方能常保領先優勢。宏遠自創立以來，已累積 30 幾個平台技術，可進行組合性 創新，在上中下游建立起高技術門檻，平均每5年就轉型一次，以破壞式創新脫胎換 骨，每轉型一次競爭力就快速翻轉、向上躍升，產品及服務客群都有所調整。

成立最初 5 年(1988 ∼ 1993 年)，將新合纖布種應用到女裝強撚薄織物，專攻時 尚女裝；第 2 個5年(1994 ∼ 1999 年)，轉變為成生產超細纖維麂皮布、刷毛布料為 主，走向裙褲料高級品；第3個5年(2000 ∼ 2006 年)，進入運動休閒衣著市場，與 國際運動品牌合作，開發防水、排汗、透氣等機能性布料，創立物性實驗室，將時裝 概念運用到運動衣著，使運動休閒服飾走向流行化。2003 年設立尖端技術研究所，研 究新材料、新製程及特殊後加工，並研發智慧材料與智慧紡織品，將傳統紡織業轉為 高科技產業，每年在研發上投資逾 2 億元以上，60 人的精銳研究團隊，構築起龐大 的創新動能。

第 4 個 5 年(2007 ∼ 2013 年)， 開發節能、環保織物，致力成為永續發展模式 生態型企業。2007 年，宏遠興業參與發起南台灣紡織研發聯盟，透過異業結盟與產官 學研的資源，觸發更多創新研發能量，協助上中下游產業鏈共同行銷以提升產業競爭 力。2009 年 5 月，宏遠通過全球最嚴格瑞士 bluesign® 環保紡織品認證，成為亞洲 6 第一家獲得貼合塗佈認證的公司；第 5 個 5 年（2014 ∼ 2019 年）致力打造創新永 續的智慧宏遠，推動智慧工廠，開發智慧化研發製造服務獲利模式，以蛻變為智慧企 業。

展現「四」力拚永續經營 愛讀書的葉清來，每週至少閱讀一本書，還親自寫手稿分享廠內同仁，讓員工學 習。2014 年葉清來在雜誌上讀到有關德國工業 4.0 的報導，十分認同，於是不斷找 相關的書籍來研究，並要求台灣、上海與泰國 3 個工廠的主管研讀相關研究及書籍。 2014 年底葉清來決定推動宏遠智慧工廠改造計畫，大量學習國內外有關智慧製造 的知識，並成立智慧宏遠全球推動組織，親自擔任推行總主席，在原有的「創新力」、 「永續力」外，再加上「智慧力」與「精實力」，成為宏遠的四大核心能力，以成就永 續經營的智慧宏遠。

智慧宏遠規劃分三階段，預計投入新台幣 15 億元打造智慧工廠，第一階段致力 於企業內部的水平與垂直整合，透過彈性佈建、資料庫介接、通訊標準化等方式，打 造出虛實整合的智慧連網，以自動製造監控、數據分析達成精實生產；第二階段經由 上下游 SCM 與 CRM 串接，提供顧客滿意少量多樣即時快速服務，也讓供應鏈訊息 通透，達到全球運籌智慧預測；第三階段則由資料驅動自主決策，收集機台的生產數 據，彙整到雲端平台上，藉由大數據運算與反饋，達到自動調整及智能決策。 建置智慧生產 傳統廠房變聰明 在宏遠積極推動智慧製造的同時，經濟部工業局也正在推動 2016 年製造業智慧 機械示範案例計畫，宏遠便以「高效率精實生產自動化管理系統」申請輔導，由工 研院資通所提供技術支援，負責計畫整合與時程掌控，協同遠傳、旭源⋯⋯等資通訊廠 商共同執行，成為打造智慧宏遠大計畫的一部分。

「短交期、大量客製化、少量多樣是未來趨勢，唯有智慧彈性才能製造因應未來趨 勢。」宏遠興業副總經理高錦雀說道。「如果過去是 10 萬碼染 1 種顏色，現在可能是 1 萬碼染 10 種顏色。對染整廠來說，過去受限生產技術，不同長度布料，消耗的染 料和用水用幾乎一樣，如果一個樣式產量越少，成本就愈高，很難做到少量多樣，再 加上工序繁複、製程因子繁多，必須提升一次對色率以及精實管理廠內上萬物件的製 造程序，因此我們率先針對染整廠進行智動化。」 她接著說明，「整染廠主要有 5 大流程，分別是退漿、解撚、預定型、染色、後整 理，其中單是染色，就需要在染整機上，先調好顧客訂單的顏色，依序秤量特定比例 的染料、溶解染料、人工配送上染色機、人工設定染程，在染整過程中，染不對色是 常見問題，如果是特殊布種，人工操作更難以掌握。一旦發現染完後顏色不符顧客需 求，不但布料報銷，造成資源浪費，還衍生出廢棄物處理及環保問題，對成本與交期 影響極大。」 透過染整廠設備系統智動化，關鍵生產設備自動化與回饋監控。

目前染整廠內工 單上線時，條碼一刷，電腦就會自動通知各機台準備上線，依據不同布種特性，從自 動秤量染料、配色到染程設定，布料多長、染什麼顏色，多少染料和水，二樓自動上 料機就將染料輸送到一樓染色機中。在染整過程中，感測器會不斷收集生產數據，顯 示在廠房內的觸控大螢幕上，讓現場工作人員即時掌握生產狀況。「機器的運作狀況， 只要一台平板即可了解，不必到現場就可以遙控。」高錦雀笑著說。 監控布車動態節能省成本 在染整布車與物料管理系統建置上，「染整廠內依據製令工單及排程將布料放 在布車上，在廠區各機台之間移動、進出機台，因此監控一台布車的停放位置、移 動路徑、進出機台，即代表監控一張製令工單的製程進度，掌握所有布車即時動 態，即可掌握整個廠的製造狀態、生產進度及物料流程。」智慧宏遠推動辦公室副理謝銘鴻說道。

他進一步解釋，「布車管理系統是工廠生產物流最基本與終端單元，藉 由在每一台布車使用物聯網技術，串接工廠網路，整合布車進出站監控、管理功能， 每一台布車可提供即時位置、自動進出站登錄、自動更新顯示製程內容，達到監控每 台布車是否依照排程順序、時間、到達正確位置、進出正確機台、執行正確製程與達 到要求的品質。」 透過整合資料處理與前端監控系統，掌控生產現場布車所在位置，監控布車在 製程中的移動與異常停留，同時透過每分鐘檢查，將偵測資料傳送到後端資料庫， 目前染整廠已經達到降低重修、減少錯誤的成效。 在能資源管理系統整合上，藉由廠區內能資源管理系統的整合，可有效達成在能 資源管理上重要資料的監測，透過即時蒐集與判讀各項系統的能源效率，精準掌握生 產製造所需的能源資訊，避免非必要的能源損失，節省製造成本，達成節能減碳的目 標。 在製程整合與異常因子分析上，針對染整廠內智慧化機台與物料管理所蒐集的龐 大數據，需要一個綜合分析系統，提供不同工作人員，包括現場操作人員、管理人員 與分析人員可依各自工作所需，得知所需的人、機、料、法、環等所收集的相關數據， 以順利進行全廠管理與緊急警戒，隨時掌控生產的最新狀況。

宏遠導入智動化進行染整優化，效益已現，以染整一廠為例，包括節省人力、節 省染劑、對色率提升、重修率下降等、每月可節省新台幣 255 萬元，整廠的設備投資 在 22 個月內就能回收。在能源的節省方面，因重工減少，光是電費一年就可省下新 台幣 2,000 萬元。 串聯全球廠房大數據添動能 宏遠 2015 年 4 月導入 SAP 新 ERP 建置 HANA，透過台灣母廠 ERP 系統集 中管理，整合業務接單與各廠房的客戶訂單處理，達成全球 3 個廠區運籌統一調度，有效控管各廠房產能、原料供應及採購流程，彈性靈活生產流程符合客製化需求，實 現客戶產品訂單全程監控，為客戶提供透明即時的訂單生產狀況回報。對外提供客戶 更準確的交期；對內降低生產庫存成本。 目前宏遠先從示範廠的機台即時監控、網路化與虛實整合著手，待未來各廠房完 成智動化，將不同廠房串聯起來，收集各機台的生產數據，傳送到各廠的 ERP 系統中， 再彙整到雲端平台上，進行大數據分析。雲端平台可將生產系統和上游的業務、採購 系統和下游的客戶系統整合在一起，可以根據原物料供應和客戶需求變化，快速反應。

依宏遠的規劃，智慧生產模式，將由台灣廠先行，再複製到中國、泰國等海外 廠，智慧宏遠的藍圖一旦完成，未來的競爭力，將如虎添翼。 建議篇 任何企業經營的目的是要從社會上取得資源（如：人力、原料、機械設備、資金⋯⋯ 等），經由企業資源的整合製造產品或服務，再銷售給其客戶或終端消費者，最終獲得 利潤並將利潤分配給利益相關者（如：股東、員工、顧客、供應商、繳稅給政府、回 饋社會⋯⋯等）。投入資源與產出的關係可用一簡單的公式予以表達：（生產力－產出） ／投入資源。提高生產力有下列方式：1. 產出不變，減少投入資源；2. 產出增加，投 入資源不變；3. 產出增加，投入資源減少；4. 產出增加比率大於資源投入比率。企業 要持續運用上述方式提高其生產力，在面臨全球競爭的時代才能永續經營與生存。

由於台灣大多數為中小型製造業，資源不足無法一蹴可幾，必須從初步具有 IT 及 自動化基礎的中堅企業，建構中堅企業及其供應鏈的創新營運模式，再逐步擴及中小 企業的升級，以達成滿足客戶需求、創造消費需求為客戶創造價值的目標。 精實生產步驟邁向價值創造 台灣中小型製造業面臨成熟的智慧科技發展的拉力，還有未來逐步進入超高齡 10 人口老化而造成勞動人口遞減的推力，運用製造業生產力再造的架構，逐步提高企 業的生產力，是未來不得不走的路。

然而若貿然投資智慧機器或機器人、物聯網、巨 量資料、網宇實體等各項軟硬體，所費不貲也非中小企業所能負擔得起，在這時勢所 趨又要提高生產力的情況下，中小企業製造業可依循「精實生產步驟」，從基礎建構篇 的穩定與暢流的面向著手，再進入能力熟化之同步化、拉式生產的階段邁進，逐步進 入智慧自動化，讓製造業中小企業升級轉型，具有高度的競爭力而永續發展。...... （本文摘錄自《智造大未來：洞察未見的需求》一書部分精彩內容）

甚麼是智慧製造？──智慧製造是跨領域的學問 根據《TIME》雜誌的定義， 智慧製造(Smart Manufacturing) 意指結合資訊、 技術與人工智慧等，並形成製造智慧(Manufacturing Intelligence)， 對產業每一環 節，如研發與應用，帶來革命性影響。智慧製造包含將根本地改變產品在研發、製造、 物流、銷售等不同價值活動的流程；有效改善勞動者與作業環境間的安全考量，對環 境達到零排放、零事故的目的；並且維持製造業者的競爭力，同時改善永續環境、降 低產品成本，利用次世代的材料作為新產品的開發。

因此，智慧製造範圍涵蓋製造的各個方面...

前言 智慧機械推動辦公室執行長 沈榮津
推薦序一 經濟部工業局代理局長 呂正華
推薦序二 國立臺灣大學機械工程系所特聘教授 張所鋐
推薦序三 鼎新電腦總裁 葉子禎
推薦序四 國立中正大學機械工程學系講座教授 鄭友仁
推薦序五 台達機電事業群業務處副總經理 劉佳容
單元一：甚麼是智慧製造
一、智慧製造是跨領域的學問
二、認識各國如何推動智慧製造
單元二：智慧機械的智造應用
一、臺灣智慧機械產業生態系
二、智慧機械的應用領域
三、破除數字的迷思─問題不在4.0！？
四、如何找到適合自身企業的正確模式
單元三：成功案例解析
一、桂盟企業—高階鏈條品質與性能最佳化之製程參數學習智慧產線
二、宏遠興業—高效率精實生產自動化管理系統
三、漢翔航空工業—航空零件智慧製造示範廠
四、東元電機—高效電工生產線自動化及資訊整合
單元四：導入做法及建議
一、中小企業該如何面對智慧製造趨勢
二、大型企業的角色
三、現在什麼更重要？人才‧人才‧人才
四、讓數位顧客買單─智慧生產服務體系

前言 智慧機械推動辦公室執行長 沈榮津
推薦序一 經濟部工業局代理局長 呂正華
推薦序二 國立臺灣大學機械工程系所特聘教授 張所鋐
推薦序三 鼎新電腦總裁 葉子禎
推薦序四 國立中正大學機械工程學系講座教授 鄭友仁
推薦序五 台達機電事業群業務處副總經理 劉佳容
單元一：甚麼是智慧製造
一、智慧製造是跨領域的學問
二、認識各國如何推動智慧製造
單元二：智慧機械的智造應用
一、臺灣智慧機械產業生態系
二、智慧機械的應用領域
三、破除數字的迷思─問題不在4.0！？
四、如何找到適合自身企業的正確模式
單元三：成功案...