2013年4月德國在漢諾威工業博覽會中提出了「工業4.0」（Industry 4.0）的概念，範圍涵蓋物聯網、雲端及大數據等，可預期將大幅改變傳統生產製造價值及商業模式，將掀起歷史上的第四次工業革命。要把工廠智慧化，也就是透過全自動化的生產線，把人力成本降到最低，並且提高產品的生產率。
根據日經科技-商業周刊德國西門子工業解決方案集團高級技術與標準部門副總裁Dieter Wegener表示：「工業4.0德國政府推進之『高科技戰略』（High-Tech Strategy），是為了讓德國在解決世界面臨之諸多課題時擁有主導權」[註1]。工業 4.0是以機器人、物聯網、自動化產線為此概念的基礎，所發展出來新一代的生產製造理念[註2]。
因此，要發展工業4.0，首先也要完善一個國家的裝備製造業，或是將裝備製造業智能化。若將工業4.0當成一個產業願景，在這個願景下，要同時具足備核心製造業、裝備製造業與資通訊產業與互聯網。
本文如擬以CPS網宇實體系統整合及精實管理與雲端聯網整合等，探究二項主題：
一、CPS網宇實體系統在智慧製造之運用
德國工業4.0所強調的「人機協同」，亦即在智慧生產製程中，人扮演的角色不再是「操作者」，而是企業流程的「管理者」。其中運用的重點為網宇實體系統（Cyber-Physical Systems，CPS）的導入。
CPS是一個結合電腦運算領域以及感測器和制動器裝置之整合控制系統，通過傳感網緊密連接現實工廠，讓在生產製造過程中與有關的所有資料整合。同時也可通過感測器採集並進行分析，形成可自律操作之智慧生產系統。
如下說明在聯網的基礎架構下進行動態實體即時「監」與「控」之內容：
- 現場製程參數監控（Real-Time）
現場製程監與控是指從產品生產過程中，控管製程機器設備的製程參數，掌握製程動態即時的資訊。最重要的是獲得現場的即時參數，能夠即時給予設備的自行調整（自省），以確保製程中的品質、交貨、庫存、效率等。
- 設備保全管控
MES系統紀錄各機台已使用時數、保養計畫和維修資料，可以即時比對實際使用紀錄，作為保養計畫即時提醒的功能。
- 生產在製品管控
管控與追蹤訂單到產品完成過程的工件，由備料到上生產線生產至成品繳庫，可以掌握製程品的工作站進度、在製品數量、轉移數量、預估進度及完工時間，皆可做即時動態追蹤。
- 製程生產績效監控
可監控生產績效、品質績效、稼動率、除外工時及任何異常工時，可即時分析產線製程資料，提供生產異常即時異常排除。而且也可提供定期統計分析資訊。
結論CPS網宇實體系統在智慧製造之運用，讓實體設備在遠程協同與自主反應運作，使機器與機器（M2M）間可進行獨立交換訊息、觸發行動與相互控制，達到機器設備的自我調整與自主反應，讓企業生產能夠有效降低成本或節能。掌握現場即時動態進度（Real-Time），在跨廠、跨國可執行遠端的即時實體監測與控制。
目的是以Real-Time即時事件回應，來推動工廠做到機器設備能相互溝通、即時調整，事件立即回應、問題立即改善，協助企業能夠將生產管理與設備整合來提升生產力。
另外；以生產績效管理角度，CPS運用在生產資訊即時系統，是將生產現場的資訊以最快速匯入ERP系統內，即時資料與歸納後資訊也以互動式網頁跨距離快速傳輸至操作者及任何主管，達到整合、快速、開放的e化效益。
二、精實管理與雲端聯網整合
International Journal of Productivity Management and Assessment Technologies中，發表論述關於企業目前仍無法達成工業4.0目標的原因，諸如5S認識不足、整流化不足、合理化不足、物流及資訊規劃不足，導致在製程中無法塑造穩定化系統，製程彈性不足導致精實生產與管理能力不良等問題，終究無法達成工業4.0之目標[註3]。
另外，Germany national academy of science and engineering（Apr,2013）亦論述，欲發展精實管理策略與關鍵領域，可憑藉精實管理之策略思維，即以標準化為核心，流程精實、機制精實、營運精實、組織精實、學習精實、設施精實之六大策略，在製程中塑造穩定化系統、短交期、減少變動、快速反應能力、製程彈性能力、少量多樣、少人化八大關鍵領域為發展精實管理整合系統架構[註4]。
本文提供系統架構重點說明如下：
- 透過雲端巨量資料（Big Data）及企業管理資料庫，結合商業智慧（Business Intelligence, BI）來萃取經營決策及目標管理之最佳參考資訊。
- 透過精實管理，讓企業制度化及流程合理化來強化企業體質，透過現場改善及塑造製程穩定化系統來提升製造優勢、並配合企業策略之發展來蓄積人力資本，進而提高企業競爭力。
- 整合資訊化系統（如ERP、PLM、CIM、SCM、EC、B2B/B2C…），以神經系統概念串聯分散的「孤島應用系統」，進行資訊上的串聯與平台建置，進而發揮系統間的總合效能。
對企業內部而言，則以企業資源規劃（ERP） 、產品生命週期管理系統（PLM） 、企業資源規劃（ERP）、知識管理（KM） 等系統為主；聯外合作夥伴間訊息交換，可建構在供應鏈管理（SCM）、電子商務（EC）、 B2C / B2B等系統上，讓顧客、企業、工廠、供應商轉變成為可以面對動態的訂單、縮短前置時間。尤其如何將原有的資源進行最好的配置，進而產生最佳的效益，這便是未來企業的致勝關鍵。
四、結語
在生產力4.0的變革時代，可預期企業從生產、經營、管理模式的全面變革。筆者提出生產力4.0的成功方程式，在製造4.0環境設施下也必須配合工業4.0管理制度、工業4.0人力資源作緊密鏈結，才能發揮提升經營效能。另外；如果再加入產品、服務、行銷差異化的創意思維，則可促使企業經營「價值提升」。
因為環境設施花錢即可買得到，管理制度的變革則需有賴於精實管理的導入與人力資源發展，都必須培訓才能蓄積人財資本。所以唯有4.0環境設施加上工業4.0管理制度、工業4.0人力資源作緊密鏈結再加上創意，企業才能邁向高值化、卓越創新之高峰，加速落實生產力4.0的長程目標。
【參考文獻】
- [註1] 日經科技-商業周刊
- [註2] 國眾電腦第四十五期 工業4.0與物聯網
- [註3] Pao-Cheng Chang, Hsi-Chin Lin（2015）,”The KPIs of Productivity Growth for Enterprises of Different Value Creation Types: A Conceptual Framework and Proposition Development ”, International Journal of Productivity Management and Assessment Technologies , Vol 3,pp.46-56.
- [註4] Germany national academy of science and engineering（Apr,2013）, “Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0”