工業4.0/智慧製造

工業4.0(Industry 4.0)意思是「第四次工業革命」，又可稱為智慧製造。從工業1.0利用蒸氣當作動力，出現機械代替勞力；工業2.0則進入電氣化生產時代；工業3.0以電腦協助人力製造，進入資訊化時代；到了工業4.0，則是以智慧化生產的「智慧製造」為重點。

工業4.0/智慧製造的目的是讓工廠透過先進製造模式，將「智慧機械」生產過程各環節與物聯網、雲端運算、大數據及 AI 人工智慧等應用可以緊密結合，讓機械設備之間、機械設備與人之間能相互溝通，以透明化管理協助製造業進行數位轉型，往智慧工廠的目標邁進！

工業4.0的關鍵技術：IoT物聯網

工業4.0/智慧製造的關鍵，就是充分利用物聯網、感測技術收集大數據資料，讓機械與人之間可以相互溝通，優化生產的流程，來因應快速變化的市場。

想要讓整間工廠變成智慧化工廠，最基本的就是讓所有資料數據可以即時傳遞，而物聯網(IoT)就是幕後重要的串聯推手：無論是訊號擷取，蒐集數據資料、傳遞，到監控管理，進而做到更龐大系統的應用，像是建立戰情室系統，或是其他相關應用的系統整合。都可以看見物聯網隱身其中。那物聯網架構又是如何呈現與被應用的呢？

物聯網(IoT)架構與應用

智慧製造的目的就是打造一個有「智慧化、有自我意識的生產環境」，而首先物聯網能夠替我們即時蒐集由感測器和機械設備所產生的數據資料，再利用網路將數據資料傳送到雲端，最後再經由系統軟體、人工智慧、機器學習等進行分析。因此我們可以將物聯網架構大致分為三層。

感知層/感測層

如果是以公司內部做為比喻的話，感知層就是現場操作人員，像是工程師、作業員等第一線人員。

智慧製造最強調的數據資料蒐集就是在一層面進行的，透過在生產線上配置不同的感應器(Sensor)與執行器(Actuator)，像是繼電器、訊號與介面轉換器等感應技術，來偵測環境的改變，將蒐集到的各種數據和裝置的各種狀態傳送到網路層。在來蒐集各式各樣的精準數據資料，依照蒐集的類型又可大致分為以下三類：

類型一：傳統蒐集訊號並不是利用可程式化的邏輯控制器(PLC)來進行，而是使用並接迴路訊號、繼電器隔離訊號、類比訊號分配器等來蒐集訊號，因此所蒐集的資料並非最即時的數據。

類型二：擴充PLC通訊模組、讀取PLC暫存器位址。PLC可以將控制指令隨時載入記憶體內儲存與執行，有著通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強等優點。

類型三：並接迴路訊號、外掛模組(像是增加感溫棒、流量計等，利用一些外掛模組來擷取訊號)。

網路層

就像是公司裡中間層級的管理幹部一樣，是老闆與底層員工中間重要的溝通橋樑，如果現場人員有任何問題也會第一時間將訊息傳送給老闆知道；老闆如果有下達任何指令也會由管理幹部傳達通知。

網路層包含無線或有線的網路與雲端技術，主要是提供可靠傳輸功能，可以將裝置或設備蒐集的資訊整合起來，為了能讓資料庫進行交握，網路層的通訊協定必須能夠相容，提供一個安全而穩定的網路環境。

而網路層除了支援多種通訊協定、資料處理的部分，對於現場操作人員來說，最重要的可是化顯示也在這一層級中進行。

可是化顯示：無論是總攬圖(戰情看板)、趨勢圖、場域圖即時看板、稼動率等，都是為了讓相關人員可以在第一時間掌握現場所有情況，像是透過圖表方式呈現機台各項數據，讓現場操作人員更清楚、快速地將問題排除；整個廠內的即時生產狀態；利用時間軸進行數據對比分析，找到問題點等，都是可是化顯示必要之處。

應用層

等於老闆的職位，執行層面的應用。

前面感知層已經蒐集到許多不同的數據資料，也由網路層傳送過來了，接下來就是依照不同需求、不同領域來轉化成實際的應用，像是常聽到大數據、人工智慧等，在這個層集中扮演相當重要的角色。

物聯網所帶效益

透過物聯網蒐集與分析生產環境相關數據，進而依據數據資料分析後的結果來改善產線運作方式。像是利用蒐集在機械設備上所安裝的感測器的數據，在知道機台即時運轉狀況後，便可以監測或預測機器何時需要保養，避免損壞導致停工這類情形所造成的損失。

但想要建設物聯網、邁往智慧製造、智慧生產、智慧工廠的第一步是非常重要的，如果基礎沒有打穩，之後的各項應用勢必會非常分散，最後導致成效不如預期，甚至是失敗的結果，因此在一開始規劃建設時，公司內部高階領導人必須將企業轉型納入營運策略中，並帶領團隊制定完整計劃，執行時也必須隨時溝通協調、有一定的目標與共識，才能順利轉型。

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參考資料：靈祈科技、物聯網與智慧製造(張晶、徐鼎、劉旭等編著)、工業 4.0 與智慧製造的關鍵技術：工業物聯網與人工智慧