智慧制造或绿色制造早已不是新闻，全球制造业积极采用制程中不产生污染、节能低碳或使用替代性/再生能源以达永续目标。除了在产品生命周期的各个阶段仔细考量经济效益与永续性，甚至进一步将触角延伸至与员工、客户、社群、供应链及与消费者有关的绿色经济与安全需求。

世界自然基金会指出，1970年代开始地球资源急剧耗竭，光是2018年，状况已经严重到一天之内可以耗尽一年内的地球树、水、土地等资源量。因应此一状况，国际能源总署在2021年宣布「2050净零：全球能源部门路径图」，台湾也在2022年3月宣布「2050净零排放路径及策略」，希??与国际接轨。占全国碳排50%以上的制造业包含水泥、造纸、钢铁、石化、纺织等，制造业如何因应碳盘查、制定减碳策略甚至规划减碳路径图，成为业者亟需面对的课题。

化工业占全球工业碳排量约18%，不少业者的减碳策略包含使用再生能源、发展新制程技术、使用生质原料取代石化原料，或者透过改善工厂制程、回收??产品等方式减少碳排。钢铁业占全球约7-9%的温室气体排放量，多数业者积极开发关键低碳排技术，如使用绿氢生产还原铁（DRI），或致力於碳捕捉、碳封存等技术。

电子业占全球碳排量约2%，有业者透过替换高温室潜势气体、安装制程尾气处理设备、制程气体用量最隹化等方式找出新的制程气体，如台湾的半导体龙头台积电与联电已朝此方向努力。事实上，台湾的电子业碳排比逾10%，除了导入新技术，业者也朝外购绿电、改善制程、循环再利用材料或提升原料利用率等方向努力。

值得一提的是，制造业历经3年疫情，除了积极数位转型，减少碳排及落实ESG永续目标也成为新的里程碑，而制造业永续转型的关键推力之一是IT。近年来，不少制造业者在技术转型方面向加速云原生布局、部署多云混合云架构靠拢，内部应用系统上云和容器化的比例也明显提升。

由於台湾部分大型企业自今年6月起必须依法於年报中揭露碳盘查资讯，直接影响对永续科技的采购金额，用於碳盘查及碳足迹系统化、建置碳足迹仪表板及供应链碳排数据搜集等需求，甚至因此需要调整及强化内部ERP系统。

从灯塔工厂看绿色制造进程

提出减碳蓝图，同时维持企业竞争力，是制造业不得不面对的新课题。在这波绿色转型的过程中，除了自动化、数位转型，越来越多业者善用「智慧化」或「智动化」能量，推出更具永续性、高附加价值产品以提升营运绩效，同时达到减少能耗、降低成本的目的，影响所及，供应链、库存管理乃至於现场机台/机械设备的效率掌控都与绿色/永续连结。

随着科技与AI技术日趋成熟，这些先进技术也成为推动绿色制造的助力，比方远端作业、虚拟实境或模拟运作的应用，不少业者导入电脑辅助设计(CAD)、扩增实境(AR)软体、3D列印、数位孪生(Digital Twin)、工业物联网(IIoT)解决方案及产品生命周期管理 (PLM)软体等工具，或者采用低碳机具设计、低碳包材或强化循环经济商业模式，达成改善生产流程与监控整体制造环境，进一步落实永续制造的目标。

2018年起，世界经济论坛（World Economic Forum；WEF）与麦肯锡公司正式启动全球「灯塔工厂网路专案」(Light house Network)，遴选永续灯塔工厂（Sustainability Lighthouses），评选标准包含自动化、数位化、大数据分析、5G、工业物联网等数位建置以及科技运用成熟度，入选名单最能看出绿色制造与工业4.0的发展趋势。不少业者已能将自动化、数位化、感测器、物联网(IoT)与智慧联网（AI+IoT）等技术运用自如，同时也能运用数位软体系统或平台转化数据，即时取得有利的改善方案。

以2022年入选的威腾电子（Western Digital）、施耐德电机（Schneider Electric）为例，已走向数位分身(Digital Twin)无人工厂，透过IIoT即时能源管控系统、AI流程管理等工具提升整体效率。威腾电子采用「熄灯（Lights-out）制造」策略，透过生产与物流自动化，缩减工厂成本约32%；智能计画系统转向接单生产模式，工厂产品库存及订单交货时间均减少约50%。

全球能源管理及自动化大厂施耐德电机主要提供与工业控制、基础设施、大楼自动化、资料中心及网路相关的解决方案，该公司透过能源管理与自动化解决方案面对永续挑战，比方透过「工业扩增实境(AR)顾问」技术解决方案（EcoStruxure Augmented Operator Advisor），结合生产环境情境与即时动态资讯，提供实体环境与虚拟物件结合的行动体验，减少停机时间与人为错误，由此提高工厂营运效率。AR技术有助操作员加速操作，生产率从2%提升至7%，并能节省30%以上的能耗。

图1 : 施耐德EcoStruxure工业扩增实境顾问。(source：Schneider Electric)

在110多家入围「灯塔工厂」的企业中，中企占比逾30%，主要行业别包含3C、家电、汽车、钢铁及新能源。以三一重工长沙18号工厂为例，面对重工业市场周期性波动、少量多样等挑战，工厂导入柔性自动化生产、AI及IIoT，建立数位化重型设备制造系统，使产能扩大123%，生产率提高98%，单位制造成本则降低29%。宁德时代宜宾工厂同样运用AI、IoT与柔性自动化技术，提高17%产线速度，减少14%生产过程中导致的产量损失。

台湾电子大厂日月光半导体（日月光投控子公司）位於高雄的先进晶圆级封装厂同样入选灯塔工厂。与传统IC晶片封装相比，晶圆先进封装制程工序超过100道，为简化及优化制程，日月光在整个运营过程中导入工业4.0技术，利用AI技术提升良率，提高生产排程正确性，产能因此提高67%，订单交期则缩短39%。

图2 : 日月光高雄先进晶圆级封装厂获选全球级灯塔工厂。（source：日月光）

纬创资通(Wistron)华南厂则是在绿色转型及数位营运的过程中导入多项数位技术，为满足60%的订单能在72小时内交付，工厂透过自主研发的33个数位案例重构价值链，人均小时产能（Units Per Hour Per Person；UPPH）提高32%，产品缺陷率降低55%，产品交付时间则缩短至48小时，单台产品制造成本降低22%。至於能源管理系统方面则是樽节逾8百万美元，产品能耗降低41%，电量下降33%，碳排下降37%。

纬创也首度由全球性非营利组织CDP评选为2022 CDP供应链议合领导者，协助供应商设置减碳目标，2022年高碳排供应商减量计画完成率100%，线上培训平台累计逾千家供应商注册，定期对供应商进行永续性风险评估，以协助监别供应链潜在风险及精进领域，与供应商合作开发回应永续议题的创新方案，2021年显示器产品领域逾九成机种导入再生塑料即为一例。

图3 : 入选灯塔工厂的纬创华南厂积极拥抱绿色与数位转型。(source：Wistron)

护国神山台积电的绿色制造作法

晶圆代工龙头大厂台积电早已迈向「绿色制造」，透过能源管理、水管理、废弃物管理及空气污染防制，希??2050年达到净零排放。台积电从生产源头做起，透过减少制程气体用量、置换高暖化气体、全面安装削减气体排放设备、选用低碳足迹原物料等作法，使该公司2022年的温室气体排放量降至2010年的32%。

台积电还推出「新世代机台节能行动专案」，比方为机台制定更隹的节能标准，带动旗下供应链走向绿色制造之路。目前，7奈米制程技术的生产能源效率已提高2.5倍，预计5奈米的生产能源效率在2024年可以提高2.5倍。

此外，台积电也不断扩大使用再生能源，公司内部的「节能减碳委员会」积极提升生产能源使用效率，公司还自行发明AI冰水系统，大幅提升冷却效果。2022年於台南建立第一座半导体再生水厂，目前每日供水量达20,000公吨，预估2030年的自来水消耗量将大幅降低为2020年的60%。

台积电还与供应商合作改良压缩乾燥空气（Compressed Dry Air；CDA）系统的冷却机制，以废热回收温水进行预冷作业，成功节省冰水用量达80%，截至2023年6月，已导入晶圆18厂第4期厂区，节电650万度、减碳3,300公吨；晶圆12厂第8期厂区、晶圆18厂第5期与第6期厂区、先进封测6A厂区也同步进行验证。

图4 : 台积电改良压缩乾燥空气系统冷却机制，提升节能成效。(source：台积电)

机电业的绿色制造

今年3月举办的「台北国际工具机展(TIMTOS)」展中，台湾的友嘉集团、东台精机、永进机械展出各类兼具高效、智慧与永续的「绿色工具机」解决方案。在智慧制造与工厂管理方面，友嘉提供「智慧工厂解决方案」，可全面整合单机、产线、整厂、环境、安防、能源状况等资讯，工厂现场管理及操作人员可於第一时间掌握设备与生产状态，有效降低人工巡检、生产管理及设备维运成本。

图5 : 友嘉提出「绿色工具机」解决方案。(source：友嘉实业)

东台精机推出智慧制造解决方案、自动化解决方案、工程集约解决方案、碳管理解决方案、DRTT工业医生平台、新能源产业解决方案及金属积层制造解决方案，协助客户「数位转型」与「零碳转型」。永进机械依ISO14955工具机节能标准开发设计新机台，打造节能、轻量化机械设备，透过模组化、标准化及弹性化自动化系统，结合智慧设备及智慧管理，满足客户少量多样、大量客制化等需求，协助客户从智慧制造升级为绿色制造，减少碳排量及碳排成本。

前述案例不难看出，绿色制造与数位转型、数位工具密不可分。数位虚拟化有助减少浪费，还能串联全厂，使用最少资源、环保生产流程及统合能源管理，一方面保有竞争力，再方面可以同步打造减碳、循环经济的营运或商业模式。不难预期，未来可能看到更多业者加速数位转型，导入工业自动化及AI等数位工具，为落实绿色制造及ESG永续理念持续推动创新作法。