目前臺灣製造業的主要運作方式是「臺灣接單、大陸生產、美國出貨」，過去在大陸勞動力低廉與美國市場開放的狀況下，此三角貿易模式有其利基，不過近年來大陸工資不斷高漲，美國則是在川普政府上臺後，保護主義抬頭，面對生產與消費市場同時巨變，長年遊走兩岸分工的臺灣製造業，更有加速智慧自動化必要，未來誰能搶先善用軟硬體，整合前後段製程，提升良率、品質，就成為未來決定產業競爭力，甚或求生的關鍵。

從消費市場的整體趨勢來看，現在臺廠所接到的訂單大半以多樣少量者為主；少樣多量訂單則通常都集中於中國大陸。產能和價格，已非業者所能謀生的唯一利器，在景氣快速起伏的年代，甚至還可能成為沉重的負擔。這也代表臺灣製造業者必須能頻繁地換線，掌控製程的彈性變化與交期能力益形重要，管理者應同時掌握正確資訊，以充分利用設備稼動率、控管產品品質，才能從眾多競爭廠商裡脫穎而出。

像是搭配人性化的HMI，可協助使用者更好上手操作，當工業機器人規劃出運動路線後，操作者便能在系統的模擬畫面裡看到規劃的結果，以協助規劃出最佳運動路徑；運用視覺辨識技術的演算，得以分別於組裝過程中及完成後，再利用裝設於工業機器人上的鏡頭，檢測組裝狀態有無失誤或缺料，對臺灣相關系統供應商而言，若能迅速針對不同生產線的需求，進行客製化調整，將是切入智慧製造市場的絕佳機會。

機聯網奠立智慧製造基礎

就目前智慧製造的產線架構發展來看，整體系統共有3層，包括負責採擷數據的感測層、傳輸數據的通訊層、分析數據的雲端層，從這整體來看，系統建造的第一步工作是將數據傳送到雲端，而要完成此一目標，機聯網成為首要工作，所謂的機聯網是讓製造設備具有縱、橫兩個方向的通訊能力，縱向是從機臺到雲端，橫向則是指機臺之間的平行串連，透過機聯網架構，方能打造出初步的智慧化系統。

圖1 : 因應未來消費市場與全球產業環境，智慧製造的導入將是不可避免的趨勢。（Source:Microsoft Enterprise）

有了機聯網，製造業就可建立起數據中心，製造業者現在遇到的問題多肇因於生產過程數據不透明，像是生產管理者會因此無法真實掌握產線狀況，無法制定合理有效的生產計劃，不但會產生太多救火式的加班，讓生產成本難以控制，也容易造成交貨期延宕，進而影響商譽，此外現場資訊的無法掌握也容易讓產品品質出現問題，管理者在難以得知原因的情況下，會無法釐清責任歸屬與解決問題，此時可透過工廠即時視覺化管理功能，可讓管理者直覺理解工廠的所有狀況，以數據分析客觀的制定出生產策略，讓產能與品質最佳化。

建立起數據中心後，工業物聯網上層的雲端系統就會接手數據的處理工作，過去物聯網中的雲端平臺，主要是負責運算與分析，這兩年AI興起後，系統將會真正具有智慧功能，但要達到此目標，系統中不同層面的軟硬體效能都必須足夠，為解決此一問題，近年來製造業界開始將邊緣運算納入系統中。

過去的物聯網概念，是將所有終端設備的數據都送到後端的雲端平臺集中運算，在規模不大的系統中，集中式運算的架構相對簡單，成本也較低，不過一旦終端設備超過一定的數量，就會出現問題。

首先是過多終端設備所傳回的數據量勢必龐大，對後端處理器的運算負載帶來沉重考驗，再來是地處遠端的設備，將產生高昂的傳輸費用，最後則是設備與後端系統較長的訊號傳輸時間，難以符合製造系統的即時性需求，對此，目前已有多家製造設備供應商推出邊緣運算產品，解決上述問題。

邊緣運算讓產線運作更即時

工業領域的邊緣運算產品的設計模式，是讓感測網路中的閘道器（Gateway）具有一定程度的運算功能，過去閘道器僅負責彙整各端點的訊息，再將之傳送到後端平臺，具有運算能力的閘道器，在接收底層感測訊號時，會先行處理過再將訊號分流，需要由中央平臺儲存分析者傳送到後端，高即時性或僅需簡單控制者，則在運算後發出指令，回傳到前端製造系統，由負責設備處理，對後端平臺來說，邊緣運算讓中央處理器的運算資料量減少，且須運算的數據都已在前端閘道器先行處理過，而非原始數據，大幅減少了工作負載，對前端設備來說，也可以更即時處理製造現場所發生的狀況，無論系統前後端，都是更好的選擇。

邊緣運算模式讓製造系統中的運算單元平均配置，不再全部集中於後端，不過這種架構也有一定的門檻限制，首先是終端產品必須達到一定數量，系統效益才會產生，然而越多的終端設備，也就代表需要同等數量的邊緣運算產品，具有運算功能的閘道器價格勢必比陽春型更高，因此成本會是第2個問題，第3個問題則是多點的智慧閘道器，會讓整體系統架構更複雜，系統在導入時需要更多的時間與更豐富專業經驗一再調整，才能符合前端作業設備與後端運算平臺的需求，而這也代表企業投入的資源勢必同等提升。

可視化的兩大設計趨勢

除了邊緣運算外，智慧製造製程設計的另一個趨勢則是可視化。過去製造系統的資訊大多只顯示在HMI上，不但顯示的資訊量少，觸及者也有限，智慧製造訴求是透過數據、資訊的無縫流動提升其價值，因此可視化已成為現在智慧製造系統的主流設計。

圖2 : 智慧製造訴求是透過數據、資訊的無縫流動提升其價值，因此可視化已成為現在智慧製造系統的主流設計。（Source:Forbes）

目前可視化的設計有兩個方向，首先是透過行動設備的連線，讓訊息不再只出現於HMI，具有權限的操作者可利用手機、平板、筆記型電腦，從網路登入HMI畫面監控設備狀態，此外現在也有新創業者將擴增實境（AR）技術導入，作業人員可以透過具AR功能的設備與機臺連線，達到製造現場資訊隨時可視的目標。

除了行動裝置外，另一個可視化是戰情室儀表板（Dashboard）的設置，這類型設計大多應用於多處生產的跨國製造業，將各生產基地的資訊如稼動率、整體設備效率（OEE）等連結至總部，並將部分資訊處理為直覺可觀的圖形化介面，不過戰情室的資訊就不會僅止於製程，廠務端的能源數據如電能、空調等也會一併顯示，讓管理者可以充分掌握所有狀況。

邊緣運算與可視化是目前智慧製造的兩大趨勢，不過這兩大技術要全面應用於製程，需要花費一定的時間與成本進行調校，對製造業者來說，現在最重要的仍是先導入機聯網，因為唯有後續的智慧工廠功能全部都以機聯網為基礎，而在導入機聯網時，業者建議先不必做出太長遠的策略，只要先可以解決眼前最急欲解決的痛點即可，完成之後再找出第二個痛點，逐次解決下去，智慧製造的效益和整體架構就會逐漸浮現，對使用者來說，這才是最實際的作法。

**刊頭圖（Source:The Business Times）