工業4.0是什麼？
它跟台灣的生產力4.0、美國的AMP、大陸的中國製造2025，有何異同？
更重要的，工業4.0的核心概念為何？「智慧製造」將如何影響未來的製造業？

特別邀請前中鋼技術副總、中鴻鋼鐵董事長陳玉松為您解惑，透過實務經驗與前瞻觀念，指出台灣製造業的未來方向！

 

引言：

主持人彭宗平教授（以下簡稱彭）：

歡迎您收聽《台灣的明天‧明天的台灣》，我是彭宗平。我們這一季要討論的主題是科技產業，包括電子產業、資訊產業、通訊產業、生技產業以及工業4.0時代的製造業。今天我們邀請的貴賓是前中鴻鋼鐵董事長陳玉松先生，跟我們來談工業4.0。陳董事長歡迎您上我們的節目。

主持人陳玉松董事長（以下簡稱陳）：謝謝校長的邀請。

彭：陳董事長畢業於成大的工程科學系，並且獲得美國南加州大學企管碩士。他從1974年就加入中鋼，歷任軋鋼廠的廠長、生產部門及業務部門的助理副總、技術部門的副總。2012年，他轉任中鴻鋼鐵董事長，去年底退休。陳董事長在工業產品的生產製造，有非常豐富的經驗；他也曾經擔任防蝕工程學會的理事長，以及鋼結構協會的理事長。

以他在中鋼的經驗，經常輔導中下游廠商進行自動化與智慧化的生產，近年來更大力倡導工業4.0的理念跟實務，對台灣的工業製造以及未來發展的前景有相當多的體會跟期許。董事長，我們都知道台灣的工業發展有一個過程，早期從所謂的勞力密集到資本密集、技術密集等等。現在因為台灣有占非常優勢的資通訊技術，大家開始談到工業、生產、製造要「轉型」。工業生產要自動化，還要智慧化。

 

1. 工業4.0的由來與發展進程

對於這個發展的過程，因為您從1974年就到中鋼任職，有非常豐富的產業經驗，是不是可以跟聽眾稍微回顧一下，特別是在製造業這個部分，台灣整個發展的過程？現在為什麼會往這個方向走？

陳：我想我就用工業4.0的4.0來談。為什麼會直接叫4.0？當然前面就有3.0、2.0、1.0。所謂1.0就是蒸汽機時代，用蒸汽機取代人力。2.0就是電動機以及內燃機來取代人力。3.0以後，就進入所謂的數位化、電腦化以及自動化。我們現在談4.0，其實還是在談電腦化、數位化，不過這個智動化的「智」是智慧的智，不是自己的「自」。我們可以說4.0是3.0的進階版，因為用的東西都還是電腦，但大家可以感覺到，4.0之後會更有智慧了。

我們大家都知道在電子業有一個摩爾定律。摩爾定律告訴我們晶片的速度和能力，每18個月到24個月會增加一倍。現在已經進到所謂的「棋盤下半盤」的指數效應。我們大家可以想像，如果一個棋盤是8×8的matrix（矩陣），8×8就是64格，第一格放一粒米，第二格放兩粒，第三格放八粒，這樣兩倍兩倍放下去，一開始不多，到了棋盤下半盤，要放的米就是天文數字。

晶片效能也一樣，每18個月到兩年增加一倍，如果經過五次，2的5次方只有32倍；但如果是2的30次方，就是上百萬倍。如果到2的64次方，就是18個百萬兆倍，大概是18個0。這就是指數的爆炸效應。

所以我們可以說，現在的IC越做越小，它的功效也越來越大，功能越來越強。因為做得越來越小，所以很多的感測器，已經變成穿戴式了。因此，今後的機器，將很容易裝上這些感測器，讓機器透過感測器把訊號傳出來，這些訊號經過分析就可以預知機器狀況及性能，最後就變成所謂的智慧化。

彭：意思就是因為資訊化、電子化的發展，讓工業進到了另外一個階段。

 

2. 各國的工業4.0相關概念

但是您剛剛提到的工業4.0，是在2011年德國首先倡導，2012年開始推動。可是台灣也提出「生產力4.0」，我們的生產力4.0跟工業4.0，有沒有呼應的關係？

陳：生產力4.0大概只有台灣在提，其應用仍聚焦在製造業，跟德國的工業4.0在核心概念上相似。最主要的，就是讓生產線的製造，從原來的自動化，轉型到智慧化，就是所謂的智慧製造。最大的差別在於，以前自動化的時候，是由人駕馭電腦、駕馭機器，但是4.0的智慧製造，人跟電腦的角色轉變，叫做協同合作了。所以有一個玩笑，就是「我的同事是馬利亞，她是一個機器人」。這就是工業4.0的寫照，因為人做人的事情，電腦也可以做它最擅長的事情，兩者可以協同合作。這種情況下，當然可以做到所謂的智慧製造。

彭：是，您剛才提到工業4.0是從德國開始提出，台灣也提出生產力4.0；相對美國也提出另外一個概念，叫AMP；還有大陸說「中國製造2025」。這部分是不是可以稍微說明一下，他們的重點在哪些地方？

陳：工業4.0包括兩部分。第一部分就是美國的AMP，它是一個工法、製造方法的改變，或者說process（製造流程）的改變。比如說3D 列印就是一個非常典型的例子，對於一些特殊機械零件，3D列印的「加法」製程，可以取代傳統CNC的「減法」製程，大幅降低原物料成本，這就是美國AMP〈先進製造工法〉的內涵。而工業4.0第二部分是德國提出的智慧製造，主因為德國在ICT的應用比美國落後一些，所以他們就用ICT的精進來當做工業4.0的主軸。

彭：那大陸也提出中國製造2025，又是怎麼樣一個概念？

陳：基本上就是2025年，要透過物聯網將大陸所有的生產設備，甚至製造出售的產品，或者是人穿戴的裝置，整個都要連在一起，叫做中國製造2025。甚至叫做中國製造2025 plus，這個「plus」是指互聯網plus，讓現在的網路再升級，也就是物聯網加上很多的應用軟體，人們的想像力有多高，「加」上的功能就有多強。

彭：就是說工業4.0是原型、原版。陳董事長也提到，台灣的生產力4.0，美國的AMP，還有大陸的中國製造2025，很重要的核心概念還是來自德國的工業4.0。所以我們就以工業4.0作為我們這兩集主要的核心概念。

 

3. 工業4.0的核心概念：虛實整合、預測製造

彭：那麼，工業4.0採用的核心技術概念在哪個地方？怎麼應用到實際的生產製造上面呢？

陳：OK，4.0最重要的核心概念，就是虛實整合的預測製造。

彭：虛實整合？

陳：對，就是我們講的Cyber-Physical System簡稱CPS，中文譯為「虛實整合系統」。Cyber指的是網路的虛擬系統，所有的實體製造，都可以在電腦上預測得非常精準，真正要生產的時候，就是按表操課。所以可以說，我們對客戶可以做最好的承諾，比如我承諾明天要交貨就可以交貨了；我的機器也不會故障，因為很多的感測器裝在機器裡面，機器的感測器發出信號來，我們可以知道機器什麼時候會有問題，在它問題發生之前，我們就已經把它修好了。所以我們說工業4.0時代機器只有保養，不必搶修，因為我們的機器會說話，會告訴人們需要保養了。

另一方面，透過虛實整合，生產出來的產品也會溝通，感測器會告訴人們這個產品是好還是不好。因為產品也會經過ICT的AOI（Automated Optical Inspection，自動光學檢驗），或者自動的溫度量測裝置等去「有智慧」的判定產品品質。甚至透過ICT可以取得客戶使用我們產品的數據，使生產的產品能夠命中客戶的需求。

因此，現在的製造已經成為「先求好，再求有」。就是在聯網的電腦上已經驗證過了，然後你真正生產的時候，只是按表操課，只是把模擬過的東西搬到現場去製造。因為現在電腦比以前功能更強大，所以以前做不到的，比如說CAE（Computer Aided Engineering電腦輔助工程分析），以前的精準度大概只有90%，現在可能到95%以上，所以我們現在可以做到First part and every part is correct（從第一個開始，每個成品都是良品）。

比如說金屬加工的沖壓，以前可能要讓生產線上線一次後，再下線去修模子，才能夠確保沖壓出來的成品不會破。但是現在透過CAE，在電腦上模擬，你到線上真正生產的時候，你可以做到第一個成品就OK了，不用下來修模子了。所以我覺得，工業4.0今後對於產業效率的提升，對客戶的承諾，一定會有更大的改善。

 

4. 智慧製造的新效益：大量客製化

彭：是。所以您剛才提到的，就是一種新的工業製造，它可以達到智慧化，也可以達到客製化。過去我們常說，大量生產是一個思考模式，另一個是小量多樣，但在這個情況下，其實小量多樣對整個生產流程來講，也不是問題了。

陳：當然。所以在工業4.0它有一個口號，叫做mass customization，就是「大量客製化」。意思是說，任何東西都可以on-demand（隨選），就是參照客戶的需求來量身訂作。因為每一個東西，都可以在電腦上先模擬好，等到生產上線的時候，它就是按表操課。按表操課的結果，就是滿足客戶的需求。

彭：對，您剛才也提到，這是一種「先求好，再求有」，跟一般大家傳統的觀念「先求有，再求好」是不同的概念。

陳：是。

彭：這樣子一個概念，在實際的生產過程裏頭，對員工或者老板來講，會不會有點失控、錯亂的感覺？

陳：其實我覺得對老板、對員工來講，反而會更高興。因為以前都是做修修補補的工作，產品做壞了，你還要重做一遍，那就是修修補補；或者機器壞了，今天本來要生產的，卻變成要來搶修。相反地，工業4.0可以由機器的感測器提醒員工，提前保養；還可以自動做品管。對員工而言他會覺得：「哇！有這一套啊！」跟以前任何時候比起來，他更可以按部就班地做事，等於說他不會有類似臨時失火要救火的情況，不需要救急了。

 

5. 物聯網、大數據與工業4.0

彭：我們談到德國的工業4.0，大家好像把它跟智慧工廠畫上等號。剛才您提到德國ICT的技術不如美國，就是資通訊的技術不如美國。但是把ICT的技術納入工業4.0後，現在的機器不但本身有聯網化的功能，可以把資訊上網，現在更有物聯網、大數據，還有雲端計算，工業的機器跟這些技術連結起來，到底是怎麼運作的？如何建構所謂的智慧工廠？

陳：我想用一句順口溜，叫做「有感有覺」或「有感無覺」。所謂「感」就是那些感測器，感測器測到數據之後，如果「有感無覺」，也是沒有用的。所謂的「覺」，就是下指令的人或電腦，要有覺悟或說有決策。就是透過感測器提供的許多資料，到後端做modelling（按：建構一個模型，以求得生產過程的優化）。現在就是用大數據來做modelling，可以給我們很多的啟示、很多的歸納，我們就知道這個設備好不好，這個產品到底能不能滿足客戶的需求。

因此，智慧工廠當然少不了物聯網與大數據。物聯網的時代，其實就是軟體再加上硬體，硬體就是前面講的感測器，大數據的基礎是感測器提供的資料；到後端的軟體，則是對大數據做比較好的處理，找到更好的生產方式，或生產更適合客戶的產品，以行話來講就是modelling。也就是要做到「有感有覺」才能竟其功。

 

6. 台灣製造業的未來方向

彭：如果以這樣來看的話，整個生產製造將來不僅有垂直的精進，還有水平的整合。在這個情況下，從您的經驗來看，台灣有怎麼樣的準備，可以往這個方向來走？

陳：非常謝謝您剛剛提示的，其實我們有兩個走向，一個叫做轉型，一個叫做升級。垂直的部分我們就叫做升級，精益求精，超越規格的極限。比如說現在的規格，可能容許微米級的誤差，如果超過極限，變成可以用奈米級的誤差來要求，賣出更精密的產品。所以就是做得更精確，例如更薄、更小，這是所謂精益求精的層面。

水平方面轉型的話，就是用兩個詞來概括，一個是跨界，一個是融合。跨界就是跨到不同的行業；至於融合，比如把文創跟製造，這些看起來不太一樣的觀念融合在一起。可以說是「跨融」到不同跑道的競爭，不與現有同業在同一跑道比賽，以提供客戶獨特的價值。

彭：對，您提到將來要強調跨界跟融合，我們也談到台灣現在製造業跟服務業的比重逐漸在改變。特別服務業的比例越來越高，已經超過70%。所以談到工業4.0，製造業跟服務業怎麼樣做跨界跟融合呢？

陳：校長這個問題對台灣來講實在太重要了，因為我們以前都認為台灣是製造業的王國，就是東西賣給人家了，從此以後關係就斷了，我們叫做「銀貨兩訖，概不退貨」。但是如果跟服務業結合，完全不是這個樣子。我們跟客戶的關係，事實上是還沒有賣東西之前，就已經開始，因為我要了解客戶的需求。接下來我們生產，生產之後賣給他，賣給他以後還有更深的關係，就是所謂的服務，包括事後的維修及提供Total Solution等，客戶關係不但不會中止，反而變成更緊密的「互相依賴」的生態體系。

我們政府過去在推動的，製造業要服務化，服務業要科技化，然後要全球化，就是這個道理。那怎麼做呢？舉例來說，就是在機器裏面放很多感測器，將來把信號傳回到台灣，我就知道客戶的設備在美國發生什麼問題了，我甚至可以遙控來解決它的問題。所以我們賣出東西之後，跟客戶的關係從此以後就沒完沒了。當然這也是商機。這個就是製造的服務化。

彭：所以工業4.0其實涵蓋很大的範圍，而且提供很大的應用潛力。今天很高興邀請到前中鴻鋼鐵的陳玉松董事長，跟大家分享工業4.0的概念。下個禮拜我們還要請陳董事長繼續跟我們分享工業4.0的實例，以及台灣怎麼樣迎接工業4.0的來臨。