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02　工業 4.0 的發展策略願景

2008年的金融海嘯，讓歐美先進國家深刻地意識到虛擬經濟的脆弱性。由於製造業長期以來向開發中國家轉移（俗稱「去工業化」），先進國家都出現不同程度的「產業空心化」問題。這是歐洲經濟持續低迷的一個重要原因。而德國憑藉在製造業上的領先優勢，成為歐洲經濟危機中的一枝獨秀。德國政府把工業4.0列入《高科技策略2020》大綱的十大未來發展專案之一，正是為了在第四次工業革命浪潮到來之際，再次搶占時代的先機。

德國專家認為，工業4.0的夢想可能在二十年內成為現實。由於科技的飛速發展，實體世界與數位世界逐漸融合成一張無所不包的物聯網。這意謂著未來的工業生產方式將會變得高度靈活，產品與服務的個性化訂製能力空前增強，不同企業能在業務上實現密切合作，製造業從生產型製造轉型為服務型製造，從而研發出所謂的混合型產品。

除了提出「工業4.0」概念的德國之外，美國也在積極迎接第四次工業革命的到來，提出「製造業復興」計畫。

美國專家指出，智慧製造領導聯盟（Smart Manufacturing Leadership Coalition, SMLC）正在改變美國製造業的明天。智慧製造領導聯盟是一個非營利性組織，成員包括製造工廠、供應商、高科技公司所組成的生產聯合體，以及高等院校、政府機關、科學實驗室。智慧製造領導聯盟致力於將製造產業鏈上所有的利益關係人整合在一起，共同研發新技術，實施新的工業標準，開放平台並共用基礎設施。總而言之，一切變革都圍繞著製造業智慧化轉型。

無論是德國還是美國，都把打造智慧工廠定為工業4.0策略的重要願景。

據美國《華爾街日報》（Wall Street Journal）報導，德國化工公司巴斯夫（BASF）已經使用智慧化工廠，來製造高度「客製化」的日用品。

巴斯夫的生產線有別於傳統的工業生產線，每件產品的標籤上都安裝智慧晶片（這些智慧晶片記錄不同的數據）。而該產品的「大腦」可以向流水生產線發出相應的指令，如需要向每個瓶內灌注什麼顏色與化學成分的液體肥皂。生產線透過讀取晶片，可以自動調配比例，並選擇個性化的包裝方式。整個生產過程都是智慧化的，只需要員工在中央控制系統裡監控。

儘管是在同一條流水線上，但是智慧工廠卻可以生產出千變萬化的個性化訂製產品。

傳統工業是透過大量標準化生產來降低產品成本、滿足消費者的需求，但這種生產模式最大的缺點就是缺乏靈活性，只能提供單一標準的產品，無法滿足人們多樣化的實際需求。隨著網路經濟的發展，業界又出現個性化訂製的生產模式。個性化訂製雖然能最大限度地滿足消費者特有的要求，但是這種模式卻難以形成規模效應，從而導致成本居高不下。

智慧晶片，讓一條生產線也能產出多元商品

在工業3.0時代，若是無法讓個性化訂製產生規模效應，就會造成企業難以進一步拓展市場，提高使用者的體驗感與滿意度；而工業4.0時代的智慧工廠，則讓人們再也不必為這個矛盾而感到頭痛。雖然生產流水線依然是沿用標準化的生產程式，但是貼在每個產品標籤上的智慧晶片，卻可以輕鬆解決個性化訂製問題。工人將不同的個性化需求數據輸入每個晶片中，再由流水線上的機器設備讀取相關數據，並根據事先設定好的智慧程式，自動調整設備的工序。

這個巧妙的創新，出色地解決大量生產與個性化訂製的矛盾。它不僅讓產品的研發更能適應複雜多變的市場，還能大幅降低個性化訂製的成本，同時也改變傳統製造業依賴大量熟練技術工人的局面，讓整個生產流程實現自動化與智慧化。如果沒有這種「智慧生產線」，就不可能建立真正的智慧工廠。

德國把建設智慧工廠視為工業4.0策略的核心。智慧工廠的特點是市場適應性極強、資源利用效率極高、符合人體工學要求，而且企業還能透過業務流程與價值鏈，來整合所有的合作夥伴和使用者。這不僅能帶來可觀的經濟效益與社會效益，還可以繼續發揚德國在製造業和工業技術上的傳統優勢。

智慧工廠的技術基礎是智慧製造與網宇實體系統，物聯智慧工廠是透過無線網路來連結工人和機器，讓機器明白要生產什麼與如何生產。就目前而言，包括德國在內的先進國家，都還處於工業4.0時代的初期階段。

科技巨頭西門子已經與一些工廠簽訂發展工業4.0的計畫。計畫的主要內容是生產「智慧生產線」等設備。拜耳（Bayer）、戴姆勒（Daimler）、BMW等德國製造業的知名企業，都是西門子的服務對象。連前面提到的巴斯夫智慧工廠，使用的也是西門子製造的「智慧生產線」。

迄今為止，西門子已經耗費二十五年的光陰來研究數位化生產。西門子在德國某市的一間工廠，有75%的流水線實現自動化生產。整個生產過程是由1,150名員工操縱電腦來控制的。

西門子的一位董事會成員指出：「如果要設計一個全程自動化，並且依靠網路的智慧生產線，還需要大概十年的努力。如果說智慧工廠是萬丈高樓，那麼我們現在已經有了磚頭。」

製造業轉型的最大助力，竟來自網路巨頭

在這場新工業革命中，製造業轉型的最大阻力，或許恰恰來自高度依賴資訊技術的網路巨頭。

做為第三次工業革命的代表性成果，網路席捲包括農業在內的幾乎所有傳統產業，即使是製造業也處於網路的覆蓋之下。在資訊社會中，企業與客戶之間的主要交易管道就是網路。據統計，德國有95%的網頁搜尋流量來自搜尋引擎巨頭—Google；也就是傳統製造業想要利用網路完成轉型升級，不得不與網路巨頭合作。

身為工業4.0計畫推動者的美國國家工程院（National Academy of Engineering），其專家提醒德國同業：Google和亞馬遜（Amazon）等網路巨頭壟斷消費者與企業之間的溝通橋梁，德國工業界對此應當高度關注。

如今網路巨頭不再滿足於製作資訊技術軟體，紛紛利用自身的壟斷優勢來推廣產品與服務，而不僅僅製作電子郵件等軟體。就連可穿戴設備、自動駕駛車等智慧化產品，也成為Google的發展目標；而亞馬遜也不僅僅止步於賺取網路商城的暴利，無人機物流與實體超市都成為亞馬遜進軍的新方向。

換句話說，製造業在推動工業4.0發展時，跨國網路巨頭也正在以自己的方式併吞實體經濟，特別是正在邁向工業4.0時代的製造業。對製造業而言，數位化經濟是一塊誘人的大餅，但是光有工業技術優勢，還不足以贏得先機。

工業4.0時代的數位化經濟，不光是需要智慧化的工業生產線，還需要用大數據技術來讓企業與客戶的一切資訊最佳化。誰能掌握客戶和產業的大數據，誰就能贏得更多的市場占有率，也就可以把智慧工廠的技術優勢轉化為實實在在的經濟地位。然而，問題是：掌握必要大數據的是Google、亞馬遜等美國網路巨頭，而不是西門子等以智慧技術見長的德國科技製造業大老。

儘管德國政府對此表示憂心，但是學術界與企業界卻沒有那麼擔憂。西門子的高層人士表示：Google在網路領域的壟斷地位，並不會對西門子的智慧化生產帶來多少威脅，因為第四次工業革命不是光有大數據就能完成的。西門子與Google在未來說不一定會發展成合作夥伴的關係，利用各自的優勢互補，共同推動工業4.0建設。

02　工業 4.0 的發展策略願景

2008年的金融海嘯，讓歐美先進國家深刻地意識到虛擬經濟的脆弱性。由於製造業長期以來向開發中國家轉移（俗稱「去工業化」），先進國家都出現不同程度的「產業空心化」問題。這是歐洲經濟持續低迷的一個重要原因。而德國憑藉在製造業上的領先優勢，成為歐洲經濟危機中的一枝獨秀。德國政府把工業4.0列入《高科技策略2020》大綱的十大未來發展專案之一，正是為了在第四次工業革命浪潮到來之際，再次搶占時代的先機。

德國專家認為，工業4.0的夢想可能在二十年內成為現實。由於科技的飛速發展，實體世界與數位...

前言　主導未來數十年的關鍵轉捩點
I　工業4.0時代：即將來襲的第四次工業革命
01　工業4.0的定義與核心特徵
02　工業4.0的發展策略願景
03　工業4.0即將顛覆哪些面向？
04　工業4.0時代的機遇與挑戰
05　工業4.0時代如何淘汰小米科技？
06　創新2.0與工業4.0

II　工業4.0的思維方式：顛覆全球製造業的新思維
07　先進國家如何搶占科技制高點？
08　虛擬全球將與現實全球相互融合
09　人、機器及資訊互相連結的世界
10　個性化生產與消費的時代
11　重行銷輕製造的網路經濟即將落伍
12　預測型製造與工業大數據

III　工業4.0進行式：先進經濟體的產業革命
13　從德國開始席捲世界的工業4.0
14　歐盟開始部署工業復興策略
15　美國「再工業化」的發展重心
16　日本的工業智慧化計畫

IV　工業4.0的內涵：自動控制、人工智慧與資訊處理
17　智慧製造主導的產業升級
18　智慧機器人打造的無人生產線
19　當物聯網跨入其他產業
20　推動網宇實體系統的發展
21　智慧生產與智慧工廠
22　未來的智慧工廠：零件與機器的交流
23　產業整合的智慧製造體系

V　工業4.0策略：智慧互聯系統引領的強國戰略
24　智慧聯網下的產業優化
25　西門子的「三化」策略布局
26　領先的供應商策略與市場策略
27　高標準化、組織先進化與個性化產品策略
28　讓製造業更具創造力、更加當地化和個性化
29　智慧互聯帶來的機遇和挑戰

VI　工業4.0生態系統：滿足個性化需求的生態鏈
30　價值網路進行橫向整合
31　橫跨整個價值鏈的端對端工程
32　垂直整合與網路製造系統
33　強化資訊技術與製造工業的結合
34　適應萬物互聯的發展趨勢
35　匯聚優勢：人機協作改變工業生態

VII　工業4.0投資機遇：了解並布局工業4.0時代
36　高鐵與航空的自動化裝備系統
37　汽車產業的智慧系統
38　機器人系統正搶占市場
39　自動化產業改造和升級
40　數位化製造的助力
41　布局工業4.0：穩中求進，贏在起點

VIII　工業4.0在中國：從3.0向4.0的跨越
42　中國全新的工業藍圖
43　突破軟硬體的不足，啟動開拓式創新
44　從廠商製造到使用者個性化製造的轉變
45　注重具備獨創性的智慧財產權，拒絕山寨工業
46　「世界工廠」的在地反思
47　從「中國製造」到「中國創造」
48　工業4.0的全生命週期管理

前言　主導未來數十年的關鍵轉捩點
I　工業4.0時代：即將來襲的第四次工業革命
01　工業4.0的定義與核心特徵
02　工業4.0的發展策略願景
03　工業4.0即將顛覆哪些面向？
04　工業4.0時代的機遇與挑戰
05　工業4.0時代如何淘汰小米科技？
06　創新2.0與工業4.0

II　工業4.0的思維方式：顛覆全球製造業的新思維
07　先進國家如何搶占科技制高點？
08　虛擬全球將與現實全球相互融合
09　人、機器及資訊互相連結的世界
10　個性化生產與消費的時代
11　重行銷輕製造的網路經濟即將落伍
12　預測型製造與工業大數據

III　工...