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2023年自動化設備市場與大廠佈局趨勢
軟硬體融合與應用擴大

【作者: 蘇翰揚】   2023年02月19日 星期日

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自動化從疫情至今大幅成長,2021年全球工業自動化市場規模估計為1966億美元,到2030年將擴大到超過4,128億美元,並有望在2022年至2030年的預測期內以8.59% 的複合年增長率(CAGR)成長。


同時,即時數據分析隨著數據量的提升、消費者對企業使用其行為數據的接受度增加,以及對工業自動化中預測性維護需求崛起下大幅成長,即時數據分析有助於製造期間以更高的效率獲得營運洞見,吸引如機械製造、石化、航太、國防、電子產品、汽車、製造等產業投資相關技術與設備;而亞太地區在全球工業自動化市場中佔有相當市占率,部分調研機構預期該地區將保持市場主導地位。原因在於印度和印尼等新興國家的經濟成長,使得應用領域逐年增長。



圖1 : 產業轉型使全球自動化市場高速成長。(source:Precedence Research)
圖1 : 產業轉型使全球自動化市場高速成長。(source:Precedence Research)

此外,企業對於智慧設備的掌握程度提升,使得工業自動化監測技術崗位應用更加頻繁,企業隨時能即時掌握溫度、電流、電壓、速度、振動等變數,加上設備維護開發與資產管理軟體與解決方案逐漸普及,允許更高的效率和更高的自動化,這樣的趨勢涵蓋輕工業與重工業,從紡織到電動車,無不提升自動化能力。


工業機器人、電腦視覺系統、人機介面、感測器、3D列印、工業電腦等軟硬體在產業大量轉型需求下正在快速融合,連帶使得相關業者,例如ABB公司、艾默生電氣公司、發那科、通用電氣、Honeywell、三菱電機、Rockwell、施耐德電氣 、西門子、橫河電機、歐姆龍公司成為最大受益者。


雲端供應商成為企業自動化重要推手

一般而言,製造業轉型的方式:由大型業者往中小企業擴散、由先進製造朝向傳統製造發酵。狹義來說,自動化產業並不會將雲端業者包含進去,但當前許多資料皆能上雲處理與分析,許多自動化業者如西門子、ABB等也開始與大型雲端企業合作,而雲端企業的客戶也能從大型自動化企業身上受益。其中又以AWS、Microsoft、Google、IBM四家業者囊括全球雲端市場50%以上的市佔率為主,這四家業者基於雲端垂直領域的解決方案不斷推陳出新,提供從IaaS、PaaS到SaaS的一體式服務,並讓自動化解決方案嵌入其中,擴大其服務範疇。


雲端之所以在自動化轉型中扮演重要角色,第一為能夠提供企業完整的IT運算平台,並且隨用隨付模式下,企業不需要花費過多IT維護預算就能得獲得各種完整服務,大幅降低維護資料庫的成本,將本身有限的人力專注於其他高附加價值活動上。第二是能夠彈性調整,隨著企業成長,逐漸累積的資料量將淹沒原先的使用空間,而透過更改雲端服務類型,企業可從不同類型或容量的主機方案進行挑選,增加企業IT的敏捷性。最後是由於互動方式改變以及實體活動減少,企業因此加速轉型,資料種類將快速成長,資料型態將從文字,轉為文字加圖檔、超連結等樣態,如何整合多元資料並加以分析,以及應用在營運洞察。



圖2 : Honeywell將解決方案與整合至AWS雲端。(source:Honeywell Cloud SCADA)
圖2 : Honeywell將解決方案與整合至AWS雲端。(source:Honeywell Cloud SCADA)

前述雲端業者提供一較為一體化(General)的解決方案。而在較為利基的市場上,則由自動化大廠提供,如Honeywell整合自身硬體與AWS軟體,提供如數位分生、MES、IIoT平台、無人機隊等服務,並針對特定次產業,如電子製造、化工能源、航太、自駕車產業等進行客製化。這些自動化業者本身具備豐富轉型經驗,對於領域知識(Domain Know-How)的掌握度也較為完整,與雲端企業合作具備相當綜效,未來預計有更多大型自動化企業會與這些雲端業者合作,大者恆大的趨勢將更加明顯。


ABB從底層展開數位轉型

起源於瑞士,專精於自動化、智慧製造的ABB以機器人產品著名,當前已是全球四大機器人龍頭企業之一,與德國庫卡(KUKA)、日本發那克(FANUC)、安川電機(Yaskawa)齊名,在營運流程上,公司採用精實六標準差法(Lean Six Sigma)-以顧客為核心、不斷改善產品/服務品質以消除浪費與降低變異。


雖然精實六標準差法讓ABB有效運作數十年,但在數位經濟的浪潮下仍稍嫌不足,由於事業體規模龐大,不同地區的多個工廠與整理供應鏈的資訊流通經常發生延遲與資訊不完整的情形,因此如何從底層展開流程探勘確實有其必要。公司的轉型願景相當明確:讓流程透明,故能從找到問題轉為預測問題,各端流程資料的整合將有助於集團對於動見解讀的一致性(Single-Truth)。



圖3 : ABB與Celonis合作進行企業內部流程探勘。(source:ABB)
圖3 : ABB與Celonis合作進行企業內部流程探勘。(source:ABB)

ABB的做法有二。第一,由於集團的價值鏈(Value Chain)相當龐大,讓營運部門與品質部門的一線員工直接分析各流程節點中的差異情況是最有效率的做法,例如在財務部份,由於公司全球採購與付款流程牽涉到不同種類的ERP系統,許多資訊處於資訊孤島(silo)狀態,公司必須先釐清究竟有多少財務流程資料、多少人使用這些系統,將訂單、付款、客戶服務等面向一一拆解,由於資料本身並無價值,加上多數IT人才著重的面相為「系統、網路與資料庫管理」,單靠傳統的資訊管理系統(MIS)與網路管理人力就要從巨量資料中獲得洞見與找到問題實有困難,因此在爬梳完各種資料後,是時候尋找外部協作夥伴了。


第二,由於ABB當前的數位工具不足以支援龐大的流程探勘,因此公司轉而尋找外部解決方案業者支援,經多次評估後,ABB選擇與德國數據處理公司Celonis合作,Celonis最擅長的為商業流程挖掘(Process Mining)技術,從公司個事件中萃取資料進行演算法分析,除ABB外,其客戶還有西門子、3M、BMW、萊雅、通用汽車等,目前公司估值已達100億美元,早已加入獨角獸行列。ABB成功藉由Celonis的流程挖掘技術打破資料孤島,整合全球財務資料並針對不同商業流程(訂單、採購、付款)進行優化。


智慧物流與倉儲成為2023年主要成長市場之一

當前建立數位供應鏈已經是全球製造業管理階層積極開展的策略,希望企業在面對重大突發事件衝擊時,能夠藉由快速資源整合、供應鏈上中下游夥伴協作而彈性應對衝擊,促使企業能在短時間內迅速轉向其他替代方案,如移轉生產基地或尋找替代市場,將突發事件造成之風險降至最低,甚至快速恢復原先的營運狀態。


在建立韌性供應鏈的過程中,「備援能力」更顯重要,所謂備援能力指企業透過即時反應機制,在遭遇衝擊時能夠自主分散生產、部署倉儲據點或預先尋找其他替代料源,同能夠快速計畫第二、第三個替代生產基地,透過智慧系統來整合物流、人流、資訊流、金流等項目,提升預測與反應能力。在備援能力的條件下,企業面對風險的回應速度應愈快愈好,例如建立供應鏈資訊串連機制,一旦風險發生,即可透過資訊共享在最短時間掌握風險,同時啟動相關避險措施。


同時,對供應鏈主管而言,勞動力高齡化與勞動人口減少也是業者投入倉儲自動化的主要原因之一。在市場地域分佈上,受惠於龐大人口紅利、代工產業聚落與電商蓬勃發展,亞洲區成為全球智慧倉儲成長最快之地區。電子製造、汽車製造、消費性產品等國際大廠皆在亞洲設立大量工廠與倉儲中心;在疫情前,原先由「亞洲製造供應全球」,現在則逐漸轉為「亞洲製造供應亞洲市場」。加上各國數位基礎建設程度不一,業者若要建立地區製造中心,可能面臨資料傳輸速度延遲、網路標準不同、當地廠商競爭,以及法規相關障礙。因此,在地製造是智慧工廠為主角,但要在地供應市場,智慧倉儲的部署是企業投入供應鏈轉型與在地製造的關鍵要素。



圖4 : 海爾的自動化轉型從工廠到物流皆涵蓋其中。(source:HBS Digital Initiative)
圖4 : 海爾的自動化轉型從工廠到物流皆涵蓋其中。(source:HBS Digital Initiative)

中國家電大廠海爾電器應可作為部署智慧倉儲的參考,歷經中美貿易衝突與疫情衝擊後,公司將其全球供應鏈策略由長鏈改為混合鏈型態,北美市場由美國工廠(區域製造中心)供應,其位於美國的九家工廠在過去數年間投入七億美元於智慧倉儲,引進大量無人搬運車(AGV)、自主移動機器人(AMR)等設備,取代過高的人力成本,應用於揀貨、包裝、出貨等重要流程。


無獨有偶,瑞典IKEA在全球擁有眾多智慧倉儲,包含大量的智慧輸送帶與自主移動機器人,近期還部署無人機用於掃描二位碼盤點貨物。此外,由於智慧倉儲會產生大量資料,因此加入演算法工具用於分析預測也是業界常見做法,包含Dell、HP等大廠在智慧倉儲中善用演算法進行存貨預測,進行產能調整。這些業者投入大量資源的原因,不外乎為應對在地製造與就地供應市場的需求。


結語

不論產業未來要應對數位化的衝擊、商業模式的變革,乃至極端氣候的因應,都少不了自動化技術,且在數據吞吐量越來越大的局勢下,企業必須做好營運流程的整備,才可能在未來用數據應對更大的議題或外部挑戰,這也是湯瑪斯.戴文波特強調企業應「由內而外」改善營運流程的重要性,也呼籲了未來許多企業有極大機率轉為提供數位產品與顧問服務的平台型企業的事實:良好的內部流程方有本錢在數據經濟下進行各種創新,甚至成為至企業間合作的基石。


不論是元宇宙帶來的龐大虛擬市場也好,或是量子電腦將改變企業運算與分析能力也罷,甚至是現在受OCED與政府強調的氣候科技/農業科技/食物科技,企業皆需追求營運流程上的順暢、打好數位基礎建設的功底,才能在虛實整合的產業環境中能有更多發揮。


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