面對未來的智造者：工業4 .0的困惑與下一波製造業再興

序
產業的疑惑與精實智慧製造的解答
劉仁傑、吳銀澤

1990年以後，製造業逐漸移往中國，而到了2010年則出現製造回流原投資國（Reshoring）的新動向。

近年來伴隨著ICT技術的發展，世界各國的製造業為了保持自身的競爭優勢，紛紛打出各自的創新策略。

2011年，德國吹起了名曲「工業4.0」之後，美國的「先進製造夥伴計畫」、日本的「產業復興計畫」、中國的「製造2025」、韓國的「製造創新3.0」、以及台灣的「生產力4.0」或「智慧機械」，製造了各類型的創新策略論述，並蔚為全球風潮。其中，以「物聯網」為中心的智慧工廠，結合人工智慧應用和大數據分析的資源開發，部份大企業展示了智慧科技應用的驚人進展，舉世注目。

然而，歷經七年，工業4.0風潮出現了不和諧的聲音。從總體面看，為確保國內工業的競爭主導地位，各國政府的策略意圖不同，以及每個國家的製造發展脈絡與基礎設施也不相同，這種新技術並不會普遍適用於所有的產業。從個體面，在政府鼓吹下積極摸索投資的製造企業現場，卻因為無法取得相對的價值而苦惱不已。即使是工業4.0大國的德國，共同平台顯然無助於維持企業間的差異，政府透過政策的鼓吹，顯然沒有廣泛滲透到產業和企業現場。

工業4.0 的困惑與轉機

美國知名的調研企業Gartner會定期發表的「技術成熟度指標」，說明了被大眾接受的技術，經過黎明期之後，都會被過度期待而進入泡沫期，並且在泡沫崩解之後才在產業社會真正得到啟蒙與安定發展。Gartner在2017年12月所發佈的曲線圖中，上面包括了與工業4.0相關的4群技術的位置。其中與製造企業現場應用息息相關的IoT、OT與IT整合、雲端應用，正急速崩解，這與我們執筆本書所觀察到的工業4.0風潮走向泡沫化的觀點，不謀而合。

儘管德國成功地獲取了未來製造的話語權，但現在的德國，除了官製平台與官製案例之外，企業對工業4.0關心度已急速下降。相反的，美國與中國的網路平台企業在「網宇系統」（Cyber System）上卻取得了快速進展。韓國則從擺脫對人依賴的資訊化、數位化與系統化上取得了進展。日本則在「實體系統」（Physical System）上延伸現場主義的傳統精神，對AI與IoT 採取了漸進調適的平實思維。

相對而言，台灣在政策強烈推動之下，企業對工業4.0的關心度升高，但是實質導入效果卻乏善可陳。

本書將秉持事實，亦即「豐田學」主張的「三現」，從現地、現物的實際觀察出發，思考符合台灣現實的解決方案。我們不討好這幾年熱中推動的產、官、學、研，就是因為相信「危機就是轉機」，擁有強烈的危機意識，才能徹底省思無法創造價值的本質，並轉為製造創新的可持續力量。

如同過去的網路熱潮一般，現在的工業4.0風潮終將過去。這意味著，本書所主張的「精實智慧製造」，亦即從顧客價值創造探討台灣製造業推動製造創新的時機，已經成熟。

精實才能實踐顧客價值

以台灣工具機產業為例，經過長年的發展，整機企業、零組件企業和模組企業之間，呈現了開放式合作系統。最近20年，從製造流程導入精實系統出發，取得了一定的成績，最近朝向產品開發與營業部門邁進，試圖透過產品差異化與客製化的精實推動，維持其國際競爭力。

換句話說，製造流程的「為後製程製造」與「配套供料」，就是一種顧客價值的實現。而從既有以性價比取勝的低附加價值導向，轉向重視顧客價值的高附加價值產品，則是從製造邁向創造的一項質變。除產品性能本身以外的服務，以及關注顧客的經驗或感知的製造服務化，蔚為趨勢。源自日本的精實系統思考方式，雖然也廣泛適用於中國與韓國等企業，如同豐田集團所驗証，台灣被譽為三個最適合推動TPS的3T〈台灣、泰國與土耳其〉之首。精實系統在台灣企業的應用，以及結合智慧化的發展潛力，特別值得關注。

帶動製造革新的智慧製造是一個藉由工廠的實體系統和網宇系統的交互作用，對應個別顧客需求的自律性工廠，由三個領域所組成：

首先是實體系統的領域。它是一個人們執行定型化和非定型化工作的同時，結合苟日新、日日新的改善與學習，最終提供顧客產品和服務的實體世界。依靠自動化可以取得短期的利潤，製造現場因而停止進步卻是長期的損失。

第二是網宇系統的領域。它是一個虛擬世界，運用ICT技術按照常規做邏輯性的分析，處理實體系統所收集來的資料，並從資料分析的結果指陳工廠、機械、顧客等的各種問題，並提出解決問題的方法。

精實智慧製造的兩個平台第三是解決方案平台，是為了要讓整體系統有效營運而建立。解決方案平台首先要支援工廠數位化、統整化，進行資訊的收集、儲存和分析工作，使工廠能夠自主運行。但是，基於人的感情和物性設備的條件時時刻刻都在變化，實體系統和網宇系統間的相互作用也就格外顯得重要。網宇系統的問題解決品質也常受到實體系統的左右，為了讓網宇系統有效發揮作用，實體系統的改善和學習能力尤其不可或缺，這正是用精實讓智慧工廠實踐價值的關鍵。

若將工業4.0熱潮減退，特別是智慧製造技術投資效能不確定等納入考量，精實智慧製造不能過度依賴網宇系統，而是要多將重點放在持續改善實體系統和組織學習能力，並導入最適合的網宇系統。實體系統的製造現場擁有豐富的知識和經驗，這是長時間累積下來的組織慣例，不僅支持網宇系統的解決問題能力，精實思維也有助於網宇系統的運行。
　
因此，精實智慧製造的第一個解決方案平台放在實體系統，由數位化、連結化與智慧化等三個要素所組成。精實數位化是利用感測器和終端機，有效準確地數字化設備、人員和顧客的經驗知識。精實連結化是利用通訊網路連結顧客資訊，共有組織能力。最後的精實智慧化則是因應市場和顧客需求的企業整體能力，包括將工匠的技能轉成現場確認的數據，自主靈活地調適和解決各種問題等。

精實智慧製造的第二個解決方案平台則聚焦在策略性共創。精實智慧製造不僅是一個可以靈活應對個別顧客需求QDC的拉式系統，也是一個能與其他企業形成差異化的泉源所在。擅長網宇系統的谷歌、亞馬遜、阿里巴巴、騰訊等平台廠商，應該不是只能扼殺製造企業的差異化、助長商品的大眾化（Commoditization）。網宇系統無遠弗屆所展現的開放創新平台，也有機會協助本書提及的跨企業聯盟，共同建立策略性共創平台，有效整合顧客、研發資源和供應商，由具備差異化優勢的智慧工廠，運用智慧物流交貨到顧客手上，實踐共創共贏。這正是我們心目中的生態系統創新。

總體而言，精實智慧製造包括了三個要素，亦即實體系統和網宇系統間的相互作用，企業與顧客市場、供應商間的相互作用，以及前述兩個層次的解決方案平台。本書主張發展能夠活用產業暨個別企業差異化優勢的精實智慧製造，務實地從實體系統的智慧工廠平台建立出發，漸進地延伸到網宇系統的策略性共創平台。

本書的構成

本書由三個國籍的五位作者共同執筆，全書分為五輯。

第一輯檢視全球製造回流趨勢與台灣當前困境，相信危機就是轉機，有利於確立顧客價值典範。同時，從顧客價值創造觀點探討生產財、現場創新、TPS的可持續學習發展、生產技術等製造產業的基礎議題。

第二輯探討變革的心法，特別是跨越時間空間與分工的疆界。我們檢視工具機業變革的老幹新枝與組織變革，探討台灣產業相對薄弱的營業創新與生產技術升級，以及饒富啟發的跨企業聯盟M-Team與韓國汽車精實變革。

第三輯剖析精實智慧製造的內涵與共創系統。從迎接工業4.0智慧製造的挑戰做引言，解析本書核心概念精實智慧製造的共創與子系統。同時，也檢視了日本、美國與韓國的物聯網應用與精實智慧工廠。

第四輯帶領讀者進入精實智慧製造實踐的最前線。包括台灣精實智慧製造現場、客製產品的協同製造，以及如何用BOM貫穿精實智慧製造變革。同時，也收錄了包括從產品演化過程談智慧製造成功要素、從精實設計到智慧製造應用，以及精實智慧製造的Lean 6 sigma等熱門文章。

第五輯他山之石，分別探討了日本、韓國、德國、美國與中國大陸等五個工業國的智慧製造變革。相對於日本用豐田汽車、中國大陸用海爾的典範個案論述，韓國聚焦在數位化與連結化；德國著眼於工業4.0的構想、現況與實踐意涵；世界最大經濟體美國則以重返製造做為主軸，檢視其如何發展出豐富的智慧製造生態系統。

推薦序一
手搖杯企業的新智慧製造
嚴瑞雄（東台精機股份有限公司 董事長，臺灣區工具機暨零組件工業同業公會 理事長）

2018年隨著人工智慧的科技演變與「中美貿易戰」的方興未艾，整個世界工廠正進行大移轉，讓全球產能出走中國，回流美日先進國家的新製造經濟革命正在發生。製造業者面對未來的變化雖然充滿焦急期待，卻也困惑於工業4.0的飄渺，若想成為真正的「智造者」，本書作者群提供了長期研究的新觀點──「智慧精實製造」的解答，書中的文章曾陸續發表於《工具機與零組件雜誌》，如今應工具機暨零組件工業同業公會邀請，以期能嘉惠更多的台灣製造同業，特別集結成本書，可以讓讀者更有系統的融會貫通與未來實踐依循。

過去的台灣企業以代工、量產製造創造台灣奇蹟，但面對全世界消費市場在網路普及化下，逐漸轉變為強調少量多樣，或甚至客制化量產，就如同個人常常比喻的「台灣的手搖飲料很厲害，每個客人要的都不一樣，多冰、少冰、少糖、多糖，茶葉組合有幾千種，沒有先做了放著賣，都是一杯一杯現做的，那是台灣最漂亮的工業4.0概念」，也如同本書所提的唯一不敗的王道──是以確立顧客價值典範，實踐顧客價值為最高準則。物聯網、大數據AI分析的智慧工廠在實踐的初期就是要決定體現那些顧客價值，讓目的明確化後，才會實現有靈魂的智慧製造。

當製造業變成實踐客戶價值的手搖杯企業時，如何彈性製造第一次就做好、避免生產出不良品、人機協同運作、預兆式保全、提供客戶無憂的生產環境等就成為智慧製造的重要議題。為了達成這樣的願景，不管德國工業4.0或美國的數位製造或本書所提的精實智慧智造都是以CPS（Cyber Physical System）為核心，或另一說法稱為Digital Twin，將實體系統與網宇系統完全整合，交互作用，成為解決方案平台。感測器、物聯網、大數據、人工智慧等技術手段也是為了這個重要目的。

與工業4.0的不同，精實智慧智造強調日式精實系統思考方式，關注顧客的經驗或感知的製造服務化，從實體系統出發，持續不斷的改善與學習，其次是網宇系統的虛擬世界，運用ICT技術處理實體系統所收集來的資料，並從資料分析的結果指陳工廠、機械、顧客等的各種問題，並提出解決問題的方法。第一個解決方案平台放在實體系統，由數位化、連結化與智慧化等三個要素所組成，有效解決在生產、開發與營業上的各種問題。第二個解決方案平台則聚焦在網宇系統上的策略性共創，有效整合顧客、研發資源和供應商形成跨企業聯盟，達成整體生態系統的創新。

本書中不同的觀點能提供台灣廠商在全新的工業革命潮流中不斷的省思，什麼是顧客要的價值？什麼是最適合我們手搖杯企業能發展的智慧製造？面對工業4.0與人工智慧浪潮，除了跟風外，台灣能否編織一個恰恰屬於自己的未來製造夢想，擘劃那一個台灣製造者的桃花源，讓我們一起勇敢做夢，也共同努力築夢踏實！

推薦序二
卓永財（上銀集團總裁）

東海大學劉仁傑教授以豐田汽車的生產體系為本，長期以來致力於研究TPS精實生產系統，並積極推展精實製造的概念，對中部工具機產業的發展具有很大的貢獻。他連續28年開授TPS課程，並長期關注台灣的工具機及零組件產業，積極推動產學合作，以其深厚的學術造詣觀察產業的弱點、再以豐富的實務經驗協助產業推動生產革新；更為產黨界培育工業管理人才，如此長期的投入與豐碩的結果著實令人敬佩。

尤其是這十多年來，台灣的大學瘋狂的追求SCI（或SSCI）論文的量，以獲取學位、升等，以及政府的科技計畫，甚或政府對大學院校的補助，也率多以SCI 論文數做為KPI；這種情況對於需要持續投入實做、測試、驗證的機械工業極為不利。劉教授能不盲目追求這種論文競賽，仍能孜孜不倦持續投入製造業精實生產系統的研究與推廣，對中部的產業而言，可以說是「空谷足音」。

為了產業的發展與填補產學的乖離，2012年我擔任工具機暨零組件工業同業公會理事長期間，特別邀請劉仁傑教授在《MA工具機與零組件雜誌》開關〈東海精實〉專欄，以劉教授為首，另有吳銀澤、巫茂熾、邱創鈞與桑原喜代和，共五位作者輪流執筆，以精實、智慧製造為關鍵字，撰寫專欄文章。這期間歷經的產業變革約莫和台灣推動工業4.0的時程相近，因此本書的特色就是以「精實智慧製造」為主軸，再將精選的專欄文章融會成冊。

本書的出版提供了台灣製造業轉型升級所亟需的概念與實務，對於當前中美貿易大戰所引發的產業板塊移動及企業急欲投入的智慧製造會有很大的助益。