智造大未來：洞察未見的需求

出版緣起
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

附錄
工具資源：生產力再造成熟度評量系統（製造業）
參考資料

前言

創新引爆 啟動智慧產業成長新動能
智慧機械推動辦公室執行長 沈榮津

　　綜觀近年來全球製造業競爭力之消長趨勢，尤其面臨高齡化時代，各國製造業發展仍以高附加價值、低成本以少量多樣生產為主軸，而臺灣亦致力推動素有「工業之母」之稱的機械產業，作為國內重點創新方向，冀望藉由推動智慧機械達到產業轉型，以智慧生產與智慧製造提高產業競爭力。

　　因此，經濟部推動的「智慧機械產業推動方案」，以「連結在地、連結未來、連結國際」為主軸策略，規劃將精密機械產業，導入ICT（Information and Communication Technology）智慧化技術，包含：大數據（Big Data）、物聯網（IoT）以及雲端運算技術。各個產業從基本零組件、單機到整線、整廠都需要智慧化，藉此提高製程精準度與穩定度，促使產業效能升級，同時邁向產業智機化、智機產業化遠景發展，目前選定國內產業包括航太、機械設備、金屬加工、電子資訊等為練兵對象，希望透過場域試煉，翻轉產業代工形象，進而提升國內生產力及薪資水準，打造全球智慧機械之都。

　　更重要的是，精密機械結合智慧化技術，將有助於產業從製造思維轉變為服務思維，形成製造服務化之新商業模式。透過感應器，機械之間能夠相互整合溝通，擷取大數據資料加以分析，達成大量客製、高效生產、自主決策及故障預測等目標，並提供最適化決策，快速探得先機，以滿足客戶需求，這將是我們競爭力的關鍵所在。

　　在具體作法方面，除了整合產官學研能量，亦透過智慧機械園區、智慧機械發展中心、智慧機械聯盟，並建構產業聚落，促進國際合作機會，布局全球市場，以及成立北中南智慧機械人培及應用中心，培育智慧機械與製造跨域人才。

　　另外，不僅針對智慧機械與智慧製造有深入淺出的介紹，更透過標竿企業案例的實務分享，提供臺灣企業於產業智慧化發展之參考依據，並希望協助企業從中發現問題、解決問題到建置屬於自身之新營運模式，運用智慧力創造企業大未來，洞察市場與客戶未見的需求，打造差異化競爭優勢。

　　為達到產業導入智機化、建立智機產業生態體系與強化國際合作市場拓展三大目標，經由政府與業者的通力合作，以及產、學、研的跨界合作，加上政策輔導與典範觀摩推動導入，建立創新技術、國際行銷、資金與人才等方面之協作機制，期望讓智慧機械具體落實，並加速挹注產業創新能量，發揮預期成效及擴散效應，促使臺灣機械產業「智造」兆元商機。

推薦序一

共聚產業能量，贏向智造大未來
經濟部工業局代理局長 呂正華

　　當前各國面臨全球就業人口縮減及能源消耗等挑戰，紛紛推動製造業提升相關政策，以尋求解決之道，例如：德國的工業4.0、美國先進製造業夥伴關係(AMP)、中國製造2025等，而對缺乏原物料和市場縱深的臺灣而言，唯有創造差異化才能在國際競爭中取得先機，因此，推動智慧製造更是刻不容緩，勢必將促使中小企業轉型升級，提升產業附加價值與生產力，進而優化整體產業鏈結構。

　　為加強技術產業化的深度與廣度，經濟部推出「智慧機械產業推動方案」，以「連結在地、連結未來、連結國際」三面向為發展主軸，並以「打造智慧之都」、「深化智機產品與技術發展」、「加入產業導入智機化」及「推動國際鏈結」等四項策略，建立智慧化系統解決方案。例如：臺灣的工具機廠商賣的不再是單機，而是整體的智慧生產方案，從中改變其生產模式，充份掌握上中下游的技術，以建構臺灣智慧機械產業新生態體系。

　　因此，智慧機械產業推動方案並不是單一打造機械業，亦非僅製造機器人或是機器手臂，而是整合資通訊業與國防航太產業等，發展人機協同、感測器、控制器與物聯網等相關技術，打造產業智機化，形成客製化服務網絡體系，更集結產、官、學、研能量，以及中央與地方政府之資源合作，協同創新技術、人才培育、行銷等方面，提高產業附加價值。

　　在本書中，除了針對智慧機械產業生態系與應用領域有全面性概述，並提供臺灣中小企業未來之發展與營運方向，著實為踏入智慧機械領域的一本入門參考書，以因應這股全球「智造」趨勢。更重要的是，書中所列舉之標竿企業案例，最大共通點在於挑戰技術無受限，且串聯上下游產業，於關鍵技術、產品研發、製造、設計至國際行銷持續精進，洞察市場未見的需求，在在展現臺灣隱形冠軍之創新動力。

　　無論在智機產業化，抑或是產業智機化願景推動下，目前政府積極整合產業間的創新能量，建立符合市場需求的相關應用知識、技術服務價值，未來則持續優化領航產業之智慧供應鏈生態系統，強化企業垂直及水平之智慧化能量，擴大複製自行車A-team模式，加速產業成功轉型，而人才培育更是其中核心要素，接軌國際策略合作，相互激發創新能量，開創智慧機械之國際競爭優勢，冀望臺灣成為亞洲智慧機械最重要的標竿場域，促使臺灣智慧產業新時代，全面啟動！

推薦序二

運用智慧機械　帶動經濟成長率
國立臺灣大學機械工程系所特聘教授 張所鋐

　　兩年前，我們曾經參觀德國西門子公司，生產自動化用電路板的安柏格工廠，該廠20年來，並沒有增加廠房面積，但是生產能量卻增加了七倍，而且產品的良率達到相當高的14 PPM。當接到網路的訂單，包括一件的訂單，24小時之內完成生產及交貨，面臨少量多樣客製化的趨勢，表示它已經可以在同一生產線上，進行混合產品的生產。在不增加廠房土地的限制下，為什麼它能夠700%大幅增加產能？我們的企業常常需要擴充工廠土地（又昂貴且嚴苛）來增加產能，它可說是我們學習的榜樣。

　　也有幸參觀了新竹臺灣積體電路公司（TSMC），最新的12吋廠可以說是非常工業4.0的工廠了！晶圓輸送盒子在廠房內如遊樂場一般三度空間的運送，充分運用了智慧機械、進行智慧製造，所有工作人員集中在一控制室內，從顯示螢幕遙控監督整場晶片的製造，達到高可靠度及高良率，它的代工費比競爭同業高10-15％，全球市場占有率超過50％，它的產品附加價值率75％，差不多是我國製造業平均附加價值率的3倍，它是如何做到的？也可以說是我們的榜樣。

　　上面兩個實例，可説充分運用智慧機械與智慧製造的威力，看似平淡，卻帶來了強大的競爭力，當然還有科技的創新也是致勝的關鍵，也還有很多其他類似的實例，見證智慧機械與智慧製造的強大功效，是不是從之可以贏，不從反而可能要面臨淘汰的危機？

　　Intel 創辦人之一的安迪．葛洛夫（Andrew S. Grove)，在1996年擔任執行長時說，當市場的要求發生變化，先是有風，然後有浪，然後是海嘯，企業要具備10倍速改變的能力，才能生存。企業要具備如此應變的能力，當然包括相當多的要素，其中工業4.0技術應該是關鍵能力！

　　講到競爭力，可以提到獲得諾貝爾經濟學獎之羅伯特．福格爾（Robert Fogel）教授，他在2007 年發表計量經濟發展的一篇論文，預估2040年的世界經濟態勢大概分成四等：第一等是富裕的美國，第二等是成功的中國，第三等是勉強及格的日本及歐盟15國，及第四等的開發中國家印度。這裡要講的重點是關於臺灣的未來，若GDP經濟成長率維持每年1%，依Fogel預估，2040年時臺灣經濟發展將落在第四等附近，若是每年2%，則與第三等同級，若是每年3％，則會與第二等同級，若是每年4％，則會與美國同級。我們近年GDP成長率大約在2％，依這篇文章的預告，當然它未必完全精準，如果我們一直未保持近2％，到2040年我們與印度差不多同級，這當然是令我們相當不安的地方，是不是可以藉工業4.0提高我們的經濟成長，至少每年不低於2％？

　　有幸我們的政府早早就注意到工業4.0、後來的智慧機械與智慧製造，對企業競爭力的重要，於2015年推動技術研發與產業推動計畫，兩年來，已經獲得初期豐盛的成果，本書即是針對智慧機械與智慧製造，提供了簡潔有力的答案。

　　智慧機械是智慧製造之基礎，智慧機械簡言之，是機器包括了control、computation 及communication（3C）硬體，還要包括相當豐富的軟體所構成，軟體與硬體的結合，建立對外相互聯絡（互聯網）及智慧的能力，而我們對3C已經分別占有世界重要的領先地位，非常適合跨領域包括機械、電機、製造、電腦、通訊、軟體等產業的結合，引導資通訊產業進入製造業，兩者相乘的功效，讓我們繼續占有世界領先的地位。

　　本書中，對智慧機械產業化及產業智慧機械化，作了基礎性的闡述，分析臺灣製造業的生態系統，並指點如何找到適合自身企業的正確模式，中小企業如何因應智慧製造的趨勢，大型企業的角色又是什麼，最後延伸到智慧生產服務體系。

　　本書更珍貴的特點是講解4家亮點企業的成功案例，如何結合三方技術團隊，闡述核心的概念與執行内容，特別清楚地說明執行後的成效，當然國內還有很多不同產業的成功案例，以實例來支撐上述提升競爭力的論述，也是少有的一本書，值得大家參閲，特樂於為之序。

推薦序三

虛實融通 智造未來
鼎新電腦總裁　葉子禎

　　自從德國工業4.0戰略號角響起後，以往科幻小說描繪未來製造工廠場景，活靈活現地呈現在一部部Youtube視頻及一份份網路報告上，傳誦著智慧製造時代已經到來，自家工廠的生產線不架設幾台機器手臂，現場機台不接幾台上網，製造過程不裝些感測器蒐集大數據，似乎就跟不上流行。由於智慧製造議題層次多元且技術跨域，因此諸如此類，將智慧製造當成單純製造技術更新議題的錯誤認知並不少見。

　　本書開篇就將智慧製造以「提升企業競爭力為核心，變革價值創造流程為要點，打造網宇實體系統(CPS) 為主軸」的本質內涵進行明確及完整的闡述，協助企業確立推動智慧製造升級轉型的正確觀念，破除智慧製造就是單純現場自動化的迷失。然後輔以各個先導國家相關智慧製造產業政策內容整理與分析，進一步點出各國家在智慧製造政策規劃的策略選擇及推動重點，以利了解國際間智慧製造的發展近況，並據此作為相關產業及製造企業規劃智慧製造轉型升級的參考。

　　依據學術界及產業界有關智慧製造的規劃及建置探討，具備自感知、自診斷、自決策、自優化的「智慧機械」單元在建置網宇實體系統（CPS），打造智慧工廠的具體實踐架構中，扮演著基礎及關鍵的角色。同時也是國際智慧製造市場中，具有相當商業含金量及產業發展戰略特性的新興板塊。如果能夠有效推動智慧機械產業的發展，對於國家相關智慧製造產業升級將發揮槓桿加乘的效果。

　　臺灣精密機械產業在國際市場本來就有十分傑出的表現，已經發展出相當完整的精密機械產業鏈體系，對於進一步擴展到智慧機械領域有其相對優勢條件。本書對於政府發展智慧機械產業政策及建構智慧產業生態系的推動做法，有相當詳盡的整理。同時對於智慧機械應用領域相關技術單元及各級廠商（零組件廠、整機廠、整合公司）技術發展，也做了完整及系統性的整理，這些對於有意跨入智慧機械產業領域的業界人士來說，有一定的參考價值。

　　對於製造企業如何推動智慧製造轉型升級，本書介紹了中國生產力中心發展的「生產力再造成熟度評量系統（製造業）」，此部分可協助企業透過自評及專家建議的協助，掌握現有的經營能量及未來的發展方向，結合配套的服務體系，可提供製造企業推行智慧製造過程各項必要的服務。此外，透過桂盟企業、宏遠紡織、漢翔航空及東元電機等四家先導企業，其相關智慧製造推動內容及經驗案例的資料整理及SPECIAL智慧製造推行應用要點之提示，對於正處在智慧製造推動評估及規劃階段的企業，提供業界實務應用範例參考。

　　新商業模式、創新流程及新興技術的導入過程，組織能力的養成經常扮演著影響成敗的關鍵因素，此點對於智慧製造的推動一體適用。如何以精實管理的思維及手法為工具，搭配新興技術的應用導入，穩健的分階段推動智慧製造優化及組織能力升級，以確保每個推動階段都能達到營運績效提升目標，此部分是相當值得參考的模式。

　　人才永遠是企業競爭力的核心關鍵，企業在推動智慧製造轉型升級過程，必然會遭遇人員技術轉換升級的議題，由於智慧製造屬於全面性產業升級的必然趨勢，該趨勢也代表著市場環境對於工作者專業能力轉型升級的必然要求，此部分為政府、企業及工作者等三方必須共同面對的課題，透過三方面角色共同努力各盡其能，相信必然可使智慧製造升級轉換過程順利過渡。

　　2016年是黑天鵝頻繁出現的一年，英國脫歐、川普當選等事件，都讓我們深刻感受到這個世界似乎有巨大的變化正在隱隱蠢動，事實上，這樣的改變在過去幾年來全球產業議題上更加明顯，個性化消費趨勢的崛起，地球自然資源的快速枯竭，開發國家人口結構老化現象及社會貧富結構兩極化發展，這些全球化的趨勢讓引領全球產業發展的先導國家紛紛思考如何在此新時代下，善用自身原有的經濟特性及產業優勢條件，疊加物聯網、大數據、機器人、雲端運算及人工智慧等新世代科技，推出國家產業的升級與轉型政策（德國工業4.0戰略、美國先進製造計畫……），以期在新經濟時代的全球產業競逐中勝出。

　　臺灣的製造業向來在全球供應鏈體系中扮演著重要的角色，憑藉過往扎實的製造管理功底，產銷運營應變彈性及客戶至上的服務創新，一家家的隱形冠軍深藏在都市叢林及田園聚落之中。面對這一波以消費引領，科技驅動全球性產業升級轉型浪潮，臺灣製造業勢必無法置身事外，如何搭配國家產業政策推動並引導製造企業自主升級轉型，在當前全球經濟緩速增長的時代，全面提升臺灣產業的生產力，重塑臺灣產業的全球競爭力，當是攸關臺灣產業未來發展的關鍵要務。本書能在此時出版發行，對於有心推動製造企業智慧製造轉型升級的人士，將會是相當有助益的案頭參考。

推薦序四

引領跨產業升級的新世紀工業革命─影響你我的智慧創造
國立中正大學機械工程學系講座教授　鄭友仁

　　自從人類懂得使用工具以後，「製造」就成了驅動文明進展不可或缺的一個動力。十八世紀末發生於歐洲的工業革命，開啟了以機器代替人工的先端；以機器進行大量製造的做法也徹底改變了社會結構及人類生活。

　　二十世紀末的全球化風潮，不僅促成新興國家製造業的發展，產業的蓬勃與生活水準的提升也助長了新興國家的生活水平，改變了以往產品規格與需求，由少數先進國家主導的局面。同時先進國家因為少子化與高齡化等因素，形成人口結構的改變與生產力人口下降。「製造」目的是為了滿足人類的需求，隨著科技的進步及社會演化，產業在追求製造效能與效益的同時也要回應產業需求轉為多樣、少量，這對製造而言是項嚴峻的挑戰。

　　應用各種工具與方法來增進生產設備的判斷能力，進而執行智慧化的生產是存在已久的概念。由於資訊數位化逐漸成熟及科技相關領域的進展，尤其是在感測器、雲端技術，及數據分析上的快速成長，奠定了智慧生產的基礎，再加上產品需求的多樣化及人口結構改變，推動了新的工業革命，智慧生產成為各先進國家製造業的重要方向。

　　智慧製造是在工業4.0世代的一個整合跨領域科技正在發展演化中的製造模式。這需要多種技術、軟硬體的配合，包含機械設備、感測技術與通訊設備、網路環境等等，才得以實現這樣嶄新的智慧生產思維與作業模式。正因為智慧生產對於工業的未來如此重要，智慧製造的影響既深且廣，生產力中心洞見臺灣產業界企盼在智慧製造上的發展，特地出版了《智造大未來》，書中不僅言簡意賅地說明何謂智慧製造，介紹了各國的策略及發展方向，更難得的是深入淺出地帶領我們進入當前臺灣的發展現況，說明盲點何在。

　　本書更以四家亮點企業－－桂盟、宏遠、漢翔、東元－－為例，讓讀者透過實際的情況，來了解「智慧製造」落實在企業經營，將會面臨的各種優缺情況、各家企業如何克服執行之困難。

　　本書的對話對象還擴及臺灣中小企業主、製造業的管理階層以及技術人員、有志投入智慧製造跨領域工作的新一代青年，以及愈來愈多的求新求變新形態消費者。本書談「中小企業該如何面對智慧製造趨勢？」談人才、談數位顧客。我誠懇推薦此書給所有生活在當代，自願或者被迫捲入「智慧製造」潮流的經營者、技術人員以及消費者。

　　願臺灣搭上「智慧製造」之潮，帶領臺灣製造業航向世界舞台。

推薦序五

啟動智造列車　接軌國際趨勢
台達機電事業群業務處副總經理　劉佳容

　　綜觀全球，近年來由於氣候變遷、自然資源消耗、人口老化等環境大勢影響，以及網路傳輸、消費性電子產品普及，雲端、大數據技術快速發展，大幅改變人類的生活型態和消費習慣。

　　過去，消費習慣因為製造業的演化而改變；如今隨著科技進步，行動裝置、互聯網興起，造成消費型態和商品價值改變，整個消費市場面臨大反轉，一股「以消費者為中心」的全新製造思維已然崛起。現今的社會，消費者對於商品的需求多元，早已不僅止於對品質和外觀的要求。個人化、客製化商品大行其道，許多民生用品如：3C 產品、服飾等商品快速更迭，生命週期縮短，並需要快速供貨。

　　這樣的消費型態直接衝擊供應鏈，工廠需要在短時間內實現快速換線、高度複雜的製造，才能滿足「以客為尊」的消費者需求。這樣的轉變，讓全球製造業面臨重大考驗，絕大部分企業現有的生產流程和產業設備，已不足以應付客戶需求，變革勢在必行。這不僅是一場工業革命，更是許多企業面臨的生存挑戰，而勝出的關鍵就是「智慧製造」。

　　針對「智慧製造」趨勢和目標，全球各國皆提出對應的改革政策，其中製造大國，如德國提出「工業4.0計畫」、中國政府提出「中國製造2025」、美國提出「AMP 計畫」、日本「產業重振計畫」等，皆是依照各國文化和製造業情況擬定的製造發展策略。

　　然而多數的讀者對於「智慧製造」仍多有疑惑。簡而言之，「智慧製造」就是以消費者為中心，結合物聯網、雲端、大數據監控管理系統，結合消費者需求訂單並與製造商串聯，從下訂、收單、預估、備料、供料、排單、依地區調度接單生產的工廠、生產、出貨皆達到「隨需而製」；同時以高端自動化和虛實整合技術，模擬、預測量產情況以優化製程、減少嘗試錯誤，讓產線可進行多樣少量、客製化的彈性生產。此外，所有的製程作業和設備資訊皆透明化，機台可以自我學習、優化、預先提醒維護管理，並可遠端監控管理，大幅降低人力管理與設備維護成本，進而提升競爭力。

　　這種新興的製造模式，亦根據不同產業，而有所變異。台達搭上這班製造業變革的列車，以自動化及節能為出發點，根據市場經驗和觀察，整合自己開發的自動化產品，提出各式自動化方案，切入智慧機台（如：機器人及機器人工作站、工業物聯通訊產品）、智慧產線自動化（設備聯網、產線可視化、MES 生產管理系統）和智慧工廠（能源管理、廠務監控系統）等三大項目，和全球不同產業的客戶一同成長，亦累積了一些案例經驗，對於各位業界先進在邁向「智慧製造」的過程可能遇到的疑問和困難，也樂於一起切磋分享。

　　本書除了針對智慧製造進行精闢和詳細的概述，亦可見國內例如︰宏遠興業、東元電機等知名企業實現「智慧製造」的成功案例，為讀者指引大方向，為極具代表性的「智慧製造」著作。相信能為各位讀者、業界先進點亮「智慧製造」之路。