經歷2018年美中、俄烏等各種無形或有形戰火波及,雖讓曾在2011年起引領工業4.0浪潮的德國仍無法擺脫經濟衰退的困境。但全球卻也在疫情期間迎接數位轉型浪潮、2050年淨零排放願景後,形塑工業5.0趨勢,並可望因2023年Gen AI問世後加速實現。
回顧新任美國總統川普的首屆任期(2016~2020年),雖然因為自2018年開始推動一系列美中貿易、科技戰之後,促進全球供應鏈重組,卻因為遭遇連續3年的COVID-19疫情(2019~2021年),釀成更大規模的跨國經貿活動中斷;加上後續供應鏈瓶頸、俄烏戰火爆發,間接波及自2013年以來全球推動工業4.0進程。
例如德國核心製造業的鋼鐵、機械、汽車製造大廠近年紛紛宣佈裁員、關廠與外移,工業陷入寒冬。根據慕尼黑衣佛研究所(Ifo Institute)報告分析,德國工業產值從2018年迄今已持續滑落15%,其中汽車產業下降18%,超過30%的工業部門正面臨前所未有的壓力。

圖一 : 德國核心製造業的鋼鐵、機械、汽車製造大廠近年紛紛宣佈裁員、關廠與外移,工業陷入寒冬。(source:jazelc.com) |
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工業4.0革命鑑往知來 引戰不如反求諸己
反觀包括中國大陸自2015年推出的《中國製造2025》方案,雖被認為是後來引發美中貿易、科技戰的導火線。但從今年彭博社旗下機構「彭博經濟」和「彭博情報」率先發起的檢討聲浪中發現,儘管美中科技戰乍看之下,短期內使大陸在先進領域發展受阻。
但對其中13項關鍵技術的追蹤結果表明,其實際上仍按照「中國製造2025」計畫穩步前進。包括在無人機、太陽能電池板、石墨烯、高速鐵路、電動車軟硬體和鋰電池等5項關鍵技術領域領先全球,並正在其他7項技術領域迅速追趕領導者。
且自2018年由世界經濟論壇(WEF)與麥肯錫公司共同提出全球製造業領域「燈塔網路(Global Lighthouse Network)」名單迄今,已累積有189座燈塔工廠,大部份選擇落腳大陸最多,率先將工業4.0的前瞻技術用於生產製造,並迎合現今人工智慧(AI)、淨零排放(Net Zero)等理念。
依麥肯錫公司運營創新總負責人Fernando Perez表示:「這些開拓創新的燈塔工廠正在積極打造具有韌性、面向未來的勞動力,並展現了投資於人和技術同等重要,才能推動超越工廠圍牆的有意義變革,在整個生產生態系統上產生積極影響。」
值得一提的,早在2019年開始,便由德國經濟與能源部就發表《2030 Vision for Industrie 4.0-Shaping Digital Ecosystems Globally》文件,列出未來德國工業4.0(Industrie 4.0)的再發展方向,包含3大策略領域(strategic fields):
1. 自主性(autonomy):支撐市場上所有利害關係人,包含企業、員工、科學家等,對於自我決定、獨立決策,以及在公平競爭中互動的自由,也在Industrie 4.0生態系內,從定義塑造商業模式,到各別採購的決定。
2. 互操作性(interoperability):不同利害關係人能靈活聯網,以形成敏捷價值網路,也是工業4.0數位業務流程的核心建構模組之一,從而確保跨公司和部門間的營運和流程的直接聯網。且透過可互操作的結構和介面,為製造商和客戶提供了「不受限制的數位價值網路」的可能性,從而塑造新商業模式。
3. 永續性(sustainability):該文件揭示經濟、社會、文化的永續發展,將是現今社會價值觀的基本支柱。

圖二 : 2018年由WEF與麥肯錫公司共同提出「燈塔網路」迄今,已累積有189座燈塔工廠率先引進工業4.0技術。(source:chinadailyhk.com) |
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工業5.0繼往開來 淨零永續應當以人為本
此也符合歐盟執委會率先提出「工業5.0」倡議,除了重視數位化科技驅動經濟成長,還能實現圍繞以「以人為本」、「永續發展」、「製造韌性」三大支柱補足、共存,而非取代工業4.0應用。
回顧工業革命的製程優化歷程,包含:工業1.0(機械化)、工業2.0(電氣化)、工業3.0(自動化);並在工業3.5(數位化)邁出製造業升級第一步,開始蒐集生產數據來統計分析,以提高研發效率,降低生產成本。
到了工業4.0(智慧化)階段,製造業紛紛藉由導入智慧製造來因應更少量多樣、大批量客製化需求,必須透過網路整合資訊流、金流、物流,蒐集更大量、即時的數據,再由系統來協助進行數據分析及預測。業者也期待導入智慧製造能帶來營收成長,包括增加產出、提升服務水準、提高生產現場敏捷性、建構彈性化作業團隊。
以及工業5.0(智慧數位個人化)階段,更強調人與機器的緊密協作,將人的專業知識創造力及創新能力融入製造流程,以實現高度靈活性、定制化及可持續發展。包括人員管理、機器設備、流程的智慧化與聯網化,提升員工生產力、優化機器設備運作效率,原本的製造系統要求更具彈性及智慧化,且要快速因應上下游供應鏈夥伴的異動。
善用產業資本有限 大廠聚焦兩大主軸技術
集邦科技(TrendForce)分析師曾柏楷進一步指出,受到全球通膨、供應斷鏈與疫情衝擊等影響,製造業如何導入新技術以平衡營收成長與品質,也成為現階段產業發展考驗。在資本考量下,中小企業於智慧製造工具導入多以關鍵、核心主流與成熟等領域轉型;新創企業則著眼於紅海市場,開發數位化、智慧化程度較高,且具高附加價值技術。
大廠關注的重要趨勢,可概分為生產場域、端到端價值鏈兩大主軸,包含5大重點技術:解方模組化、IT/OT整合、製造綠化、生成式AI、工業5.0。
生產場域
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端到端價值鏈
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設備組裝
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協作機器人與自動化數位模組化生產配置RTLS
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生態串聯
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AI加速數位應用擴展原設備商聯合數據分析價格預測敏捷採購
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營運維護
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邊緣即時成本優化AR遠端維護警報整合與排序分析
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產品開發
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AI產品設計和測試3D模擬/數位孿生產品設計3D列印快速設計原型
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績效管理
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數位化人機比對智慧勞動技能提升工具互聯勞動力強化工具
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整體規劃
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數位孿生動態生產調度動態模擬倉儲設計、即時全供應鏈可視化平台
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品質管理
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AI驅動自動化測試維護MR設備產線末端檢測自動化在線光學檢測
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產品運送
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即時評估可承諾量區塊鏈物流管控物流機器人
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永續發展
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數位孿生永續發展工具全價值鏈碳足跡監測AI能耗預測和優化
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客戶維繫
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客製化最後一哩路配合數位柔性製造銷後設備追蹤評估
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