工業4.0

德國的章魚戰略：工業4.0


圖片來源：黃明堂
德國的章魚戰略：工業4.0作者：賀桂芬．黃亦筠 

2015-01-06 天下雜誌564期
物聯網、大數據、雲端、人工智慧，已經逐漸走進、改變人類生活。當這些元素收攏到生產的上、中、下游時，會是什麼光景？人口老、勞力少又貴，而市場需求變化快又短——如何靈活彈性，為產品和服務創造加值，成為每家企業的頭號難題。 繼「隱形冠軍」之後，德國以高智商的章魚為師，全國產、官、學、研總動員，搶攻未來20年製造主導權的工業4.0計劃，企圖一舉解決這些難題。 德國的章魚大戰略，不僅顛覆製造業，甚至將翻轉你我的工作、企業人才訓練和學校教育。章魚型製造，是台灣製造業轉型升級的絕佳機會。台灣該如何讓全球的未來製造「非台灣不可」？

德國現場

記得二○一○年南非世足賽的章魚哥保羅嗎？

從小組預賽到冠軍賽，八場賽事，牠都命中，如此神準，是巧合還是有詐？無論真相如何，牠第一次讓世人見識到章魚的神奇。

未來二十年，章魚將會是人類最急於模仿的生物。因為章魚的智慧，可能最能代表物聯網、大數據、雲端等等最夯的議題，牠甚至可能是很多國家轉型的答案。

章魚不但是無脊椎生物當中智商最高的，且進化速度驚人。有科學家預言，假以時日，牠們可能成為地球上，人之外最高級的智慧生命。研究人員曾在籠子裡放龍蝦想誘捕章魚，結果被章魚破解，偷走龍蝦揚長而去，讓研究人員目瞪口呆。

你可知道？章魚有三個心臟，供給血液給它遍布全身、十分敏感的五億個化學和觸覺感測器。

這些感測器收集資訊，傳回有兩套記憶系統的大腦做運算、判斷、決策，再發號施令給牠的七手八腳。

一四年底，全世界最重要的自動化展，在德國南部紐倫堡登場。展場裡一堆電線電纜螺絲螺帽，乍看像五金展。

其中最吸睛的，就是一隻章魚。這個展和這隻章魚，裡頭藏著德國二十年發展大計。

一隻隻章魚，就像一條條生產線，或是一座座工廠、一串串產業鏈，彼此與大腦間，能夠相互感測、溝通、決策、協作。

這就是德國繼隱形冠軍之後，正動員全國上下產官學界，舉全國之力投入新的國家之路——以「世界工廠的工廠」地位，重新定義製造業，搶奪未來製造業的話語權和主導權。

德國的章魚大計，有個專業的名稱：工業4.0，目標是生產全面聯網，智慧製造。

「我們要運用物聯網概念，延續我們在工業製造的優勢，」工業4.0平台的三大公會之一德國電器電子製造商協會（ZVEI）研究部總監戴格納告訴《天下》記者。

紐倫堡國際自動化工業展，台灣只有上銀科技、台達電、研華科技、東元電機等少數幾家企業參展。

「只要是和工業4.0沾上邊的攤位，就特別熱門，」研華科技工業自動化事業群副總經理黃瑞南逛完十一個館，感觸特別深。

現場舉辦研討會，主題只要有「工業4.0」，絕對滿座。

不只德國，只要在網路上稍微搜尋一下，就知道工業4.0在全球產業界已經有多熱。

台灣頭一個研究工業4.0的工研院IEK研究部研究員王寶苑解釋，「蒸汽動力帶動機械化生產是第一次工業革命，電力帶動大規模生產是第二次，第三次是資訊化，第四次是全球製造業的下一步，智慧製造。」

工業4.0一一年首次在德國漢諾威工業展提出，德國政府隔年訂為國家重大政策，由聯邦教育及研究部和聯邦經濟及科技部雙主導，結合傳統機械業、電子電機業及資通訊業，建立產官學研共同平台，以西門子、SAP、博世等大企業帶小企業的方式推動。

靠「工廠的工廠」地位及全球最多的隱形冠軍，德國已稱霸全球，為什麼要發展工業4.0？

「人力資源變得珍貴，不能再浪費在重複跟知識技術含量低等的工作上，必須把人從機械的操作者，變成生產流程的決策者和管理者，」王寶苑指出。

「以前隱形冠軍可以躲起來當冠軍，但現在不行了，你必須要被串聯起來，」追蹤德國上千家隱形冠軍的柏林大學教授凡諾（Bernd Venohr）指出，「隱形冠軍的產品和服務，如果不是都用同樣的規格，至少要講同一種語言，讓你可以被更大的網絡連起來，產生更大的價值。」

未來，沒資源給你浪費　冠軍們，「串」起來吧！

主持美國國家自然科學基金會產學合作研究中心的智能維護系統（IMS）研究中心、辛辛那提大學教授李傑指出，光是在一台台機器上裝上感測器，不能提供用戶足以做出更好決策所需的資訊。工廠生產、交通狀況、健康管理、救災、銀行營運等等，都會產生大數據。隨著智慧感測技術，比方無線射頻辨識系統（RFID），收集資料已經變得很簡單。

「大家都在喊大數據，但產生一大堆數據就是大數據嗎？」凡諾說，「除非資料被處理判讀之後，能為需要者提供意義。否則資料本身是沒有價值的。」

為了讓讀者了解未來工廠的樣貌，《天下》設計一套劇本，分別以平面和動畫的方式呈現。（見一一六頁）

章魚搶了你的飯碗？

當工廠被人工智慧、機器人佔領，人的位置在哪？

機器人到底是會為人類帶來美麗新世界，替我們做所有骯髒、笨重、費力的工作，釋放你我去做更高級的工作，還是會搶走我們的工作？

牛津大學預測，在美國，會被機器人取代的工作高達47％，這一天的到來，不算慢，20年內就會發生。舉凡不太需要親身接觸、面對面的工作，都是高危險群。但需要面對面，有人情溫度地接觸的工作，機器人就搶不走。

「未來工廠中的工程師，需要掌握更複雜跨領域的知識，尤其是跨資訊和機械的整合型人才，」德國電器電子製造商協會研究總監戴格納博士指出。

「流水線上的人工確實會被機器人取代，」德國工業聯合會資深經理奧特（Clemens Otte）話鋒一轉，「但若製造回流，德國會需要更多高技術人才，擁有量多質精人力的德國，反而能帶進就業機會。」

像西門子的智慧工廠，過去10年不曾加人，也不曾裁員，但產能和人均產值卻是倍增。

「不管再怎麼自動化，說到最後都是人，」美國教授李傑認為。

未來製造的時代，如何讓自己被需要，變成章魚的管理者，而非被章魚取代，是身為工作者最迫切的課題。（彭子珊）

圖解工業4.0

未來工廠 人機協同

故事發生在一家鮮果汁生產工廠。

這天，果汁廠業務接到一張臨時插入的一萬瓶蘋果鳳梨汁訂單，還必須兩週內交貨。如果在傳統工廠，廠方必須決定暫停哪條生產線，拆下全部的原料槽清空洗淨，換上新訂單所需原料，重新設定各種成分的參數，才能應付插單開始生產。這一耽擱，少不了半天一天的時間。假如急單所需原料不夠，通知採購單位緊急詢問供應商，哪裡有質好、量足、成本又低的貨源，就不是一、兩天能搞得定的事了。

但這座智慧工廠的兩條產線，能夠自我及相互感測溝通。第一條產線原本就是以蘋果為主原料，因此優先支援生產，但蘋果備料不足，採購部門的電腦在業務員接單時就已收到警訊，從上游資料中，自動篩選最適合的農場下單。中選的農場農夫手機也立刻收到訂單。

「工業4.0的核心是具有自省能力的預測製造系統，事先把可能發生的風險避掉，讓企業零憂慮，這是製造的最高境界，」李傑說。

這是工業4.0「章魚智慧」的理想未來：從需求出發，智慧製造。

最理想的狀況是：下班生產，上班點收。聽起來像天馬行空遙不可及，其實它已經是現在進行式。

單機多工　50秒換產線 24小時不停機

堪稱「工業4.0之王」的西門子的一座小鎮工廠，有著彼此可以相互協調的多工單機。一千多個員工，據說是三十八萬員工的西門子集團的印鈔機。（見一二○頁）

現在的汽車廠，可以多槽多線混線生產，說穿了還是單槽單線，同一個時間就只能塗裝一個顏色。臨時插入塗裝一台別色車，要花多少時間更換？

台灣一家美系國產車廠的答覆是：「換洗漆槽和管線，半天跑不掉。」

猜猜在德國巴伐利亞州丁格芬（Dingolfing）BMW廠，要花多少時間更換？答案是，五十秒。

單機多工，按照不同產品的不同需求，進行不同工序產製，就像同一條生產線，能做iPhone，也能做iPad。

進入森嚴、不准拍照的BMW生產線，像科幻電影裡的外星人工廠——偌大的廠區沒有幾個人，一台台機器人、快速移動的機器手臂，一天組裝一千五百輛BMW轎跑車。

線上的每個汽車零組件，前端都有個小綠盒，裡頭是RFID晶片，存著每輛訂製車的資料。一台車需要二．五萬個零件，這些機器人就根據小綠盒中的客戶資料，進行客製化組裝，包括這台儀表板要胡桃木、那台不要天窗……等量身訂作的需求。

客戶訂車三個月後交車，最後一週前，客戶都還能隨時更改需求。整個廠的零件的庫存只有兩天，非常精實。

德國南部的小鎮凱撒斯勞滕（Kaiserslautern），藏著化工大廠巴斯夫（BASF）的創新祕密。外觀樸素的德國人工智慧研究中心（DFKI）一樓，玻璃門貼著「Smart Factory」（智慧工廠）。這裡正是德國智慧工廠的誕生地。

這座智慧工廠裡，只有一條生產線，上方是紅、藍、黃的液態肥皂原料，卻可以同時生產每瓶都不一樣配方的客製化沐浴精。這條產線就是巴斯夫客製化產線的研發基地。

一個個塑膠瓶依次在輸送帶上灌裝、封蓋、包裝貼標籤。仔細一看，每一罐上頭的標籤內都有晶片，記錄著訂單數據。

這個晶片，就像章魚的大腦，命令產線裝什麼顏色的配方液，多少比例、什麼瓶子，最後印出什麼包裝標籤。工廠內的技術員，只需在電腦前全程掌握生產流程。

「能接客製化單，快速變化生產，未來的生產就是要能這麼有彈性，」德國人工智慧研究中心創新工廠系統部總監祖克（Detlef Zuhlke）告訴《天下》記者。

一頭白髮六十五歲的祖克，○五年就發明了這座智慧工廠，成為工業4.0核心展示場。美國偉創力、韓國三星、日本日立等大廠，絡繹於途前去取經。

「過去，生產線決定產品的生產。未來，產品決定生產線的長相，生產的概念翻轉了，」在柏林辦公室內，德國信息通訊協會（BITKOM）工業4.0計劃負責人德斯特分析。

工業4.0的背後，除了要搶佔李傑口中「大得不得了」的未來全球製造業設備及整合解決方案商機之外，還吸引德國自己的製造業回流。

譬如德國運動品牌愛迪達，目前生產幾乎都在亞洲，但愛迪達已經在思索回德國設產線，走個性化、客製化生產的路線。

「未來柏林的民眾上網訂製鞋子，不需要亞洲生產完，經過五週海運才從漢堡上岸，等太久了，」德斯特說。

許多德國中小企業，更有機會就地升級。

小工廠、高產值　全球製造業不帶著中國玩了

科隆附近，塑膠射出鑄造廠Valder，面臨愈來愈找工人的困境。工業4.0的概念，觸發這家半百家族企業轉型。Valder原本依靠深圳合作製造廠，執行長莫妮卡拉巴決定移回德國，透過客戶資料分析，掌握需求，在廠內用機器人客製化生產。

德國積極推動製造升級，看在世界工廠的中國眼中，著實焦慮。「德國人工商業大會副主席告訴我：『你們中國人錢多，你們土豪，但我不在乎！我們的小公司，都正在工業4.0革命領域裡面不斷研發，』」德意志銀行亞太區投行部主席蔡洪平整整觀察了兩年，「大家注意，這波工業革命，他們（歐美）不帶中國人玩，」這位締造了中國地產大亨潘石屹財富的背後大老，在媒體上疾呼未來製造的大趨勢。

「他們（歐美）自己發展走了，他不需要中國的廉價勞動力，因為你的（中國）勞動力也不便宜了，」蔡洪平說。

全球的企業，都在面臨勞力減少、成本上漲、產品和服務生命週期縮短，及需求變化加快這四大難題。德國效法章魚智慧，擘劃的工業4.0戰略，如果順利，將一舉解決四大難題，更將奪得未來的話語權。

哪些工作會被搶走？

最可能被搶走的工作

1. 電話行銷員
2. 不動產產權審查與資訊蒐集員
3. 下水道工人
4. 數學計算員
5. 保險承保風險評估員
6. 修錶匠
7. 貨運與物流承辦員
8. 報稅代理人
9. 照片沖洗員
10. 銀行開戶員

最不可能被搶走的工作
1. 休閒治療師
2. 第一線技工與維修人員督導者
3. 危機處理主管
4. 心理健康與藥物濫用社工
5. 聽覺專家
6. 職能治療師
7. 義肢矯具專家
8. 醫療照護社工
9. 口腔與牙齒矯正師
10. 第一線消防與防災工作監督者


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