如何打造一個工業4.0智慧製造工廠？想了解更多關於智慧製造的應用嗎？本篇將帶你從智慧製造、智慧生產優點開始了解，再到智慧製造架構可以應用的領域！如果你也想幫助企業完成轉型，歡迎立即免費諮詢！
智慧製造定義簡單來說就是導入智慧化系統，實現更高效、靈活和智能的製造環境，使工廠不僅能用適當有效的方式進行生產，還可應付及處理突發狀況。
智慧製造主要是利用物聯網、大數據、人工智能（AI）、機器學習和自動化等技術，將傳統的製造業轉變為可收集製造過程中設備數值，高度數據化、自動化、智能化的生產方式。
智慧製造目的是透過智慧生產全面優化與改進製造流程，將感測器和連接設備安裝在智慧工廠的生產設備和產品中，藉此收集數據，並且將這些數據進行分析，達到優化生產流程、預測可能發生的問題、改進品質等目標，提高生產效率、降低成本、提升產品品質，以及快速應對市場變化。
想要實現智慧製造，企業的各個部門必須要彼此協作，改變過去的製造思維，並一步一步執行數位智能流程，而智慧製造包含 4 個重要的要關鍵角色，以下就來帶大家了解其中的概念：
智慧產品的概念是在傳統產品服務上，加入電子裝置、智慧功能、溝通功能和互聯網，是由「實體組件」、「智慧組件」以及「連接組件」所構成，智慧製造與智慧產品彼此相輔相成，智慧產品提供智慧製造理想的產品基礎；智慧製造則是擴大了智慧產品在市場上的機會。
所謂智慧生產是由供應鏈開始連結生產線，從製造程序、原料、生產、包裝到物流皆導入自動化系統，而智能化的設備能夠回傳資料與數據，讓生產者能優化生產效率，並提高生產流程的可控性，提升企業的製造服務與售後服務。
智慧工廠是以智慧製造技術為基礎的現代化製造工廠，智慧工廠主要是利用自動化技術和系統減少人工處理的情況，使製造工廠能高度智能化，提高靈活度、生產效率、品質和生產力，並在未來能夠走向客製化生產，也就是說智慧工廠即是智慧製造的具體應用。
智慧物流是將配送流程結合廠內與廠外的系統，將貨物從供應鏈進入到物流中的整個運輸過程，透過感測器紀錄並由後台系統進行分析，讓整體物流更加有彈性，能及時因應各種突發狀況，以及降低運輸成本。
智慧製造是一種整合資訊科技和製造技術的製造模式，目的是提高生產效率、降低成本、增強品質和彈性，以滿足現代市場的需求，要實現智慧製造，智慧工廠就必須具備以下 4 大核心要素：
智慧製造架構 1：導入自動化設備管理
智慧製造的其中一個基礎就是「自動化設備」，自動化設備能讓智慧生產的過程中減少部分勞力，而「自動化設備」最重要的是優化設計、生產、服務等各個製造流程，才有機會達到高效率且低成本的製程。
智慧製造架構 2：設備連結、數據和資訊整合
導入自動化設備後，再來就需要進行收集、整合和分析生產過程中，由傳感器、機器設備、生產線、供應鏈等系統產生的大量數據和資訊，透過智慧製造物聯網（IoT）的技術，來實現製造過程中的連接性和數據共享，將各設備的數據整合到統一的數據平台，使製造企業更能掌握生產過程，並基於數據做出更明智的決策。
智慧製造架構 3：數位化和互聯網技術進行遠端監控
如前面所說，智慧製造能取代部分勞力工作，因此我們能將人力放在決策性與技術性的工作上，透過前面的物聯網（IoT）技術，使得各種設備和傳感器彼此互相連接，並與其他系統進行數據交換後，生產企業能夠進行監控、診斷和遠程控制，掌握設生產狀況並隨時調整排程，減少無預警停機的風險，提高效率和靈活性。
智慧製造架構 4：結合人工智慧與機器學習
結合人工智慧可以說是智慧製造系統最終目的，人工智慧（AI）和機器學習（ML）技術是智慧製造的核心，可以利用數據和資訊來建構機器學習模型，進行預測和優化生產過程，而自動化和機器人技術則可以用來執行重複性、危險性高的工作，減少人為錯誤以及降低人力成本。
生產流程優化：
智慧製造可以透過數據收集和分析，或是結合 MES 系統來優化生產與營運流程，例如透過機器學習，準確建模並預測設備、過程和產品結果，以便提高生產效率及降低生產成本，或是透過預測產品良率，確保產品質量。
資源管理和能源效率：
利用智慧製造技術，製造業可以實時監控和管理資源使用情況，包括原材料、設備和人力資源，同時進行能源消耗的監控和優化，例如進行材料和車輛路線分析，降低能源浪費和對環境影響。
智慧製造大數據分析和預測維護：
在工廠監工方面，可以透過收集設備數據並進行分析，預測設備故障，進行預防性的維護，減少設備停機時間，提高生產效率和整體設備效率（OEE）。
智慧製造供應鏈管理和智慧物流：
在供應鏈方面智慧製造可以實現物流和供應鏈的實時監控和管理，將智慧製造應用於需求預測，可以使庫存最佳化，提升供應商績效、提高物流運營效率、改善交貨準時性，並實現供應鏈的協同工作。
品質控制和資訊追溯：
智慧製造技術可以實現產品質量的實時監控和控制，並提供完整的產品資訊追溯能力，以確保產品符合標準要求，提高品質一致性和安全性。
數字化設計和製造：
數位工廠平台能整合和串流數據，推動數字化設計順利接軌製造流程，將產品設計到生產環節實現數據的共享和協同工作，提高生產效率以及產品創新的能力。
智能機器人和自動化：
智慧製造也促進了機器人和自動化技術在生產線上的應用，智能機器人能提高生產效率，減少人為錯誤，並增強工作場所的安全性。
以上只是智慧製造應用領域的常見例子，實際上智慧製造應用還能涉及很多層面，而且隨著技術的發展和創新，智慧製造的應用領域也不斷地擴大。
德國於 2012 年提出「工業 4.0」產業政策，而各國也紛紛響應，提出了相對應的政策方案（如美國 AMP 計畫、日本產業重振計畫、中國製造 2025 計畫等），由此可見全球在生產上逐步朝向智慧化的發展趨勢，而這也驅動了 2 大智慧製造效應：
了解智慧製造的概念與效應後，導入智慧化系統具體有哪些好處呢？接下來就為大家說明智慧製造的 6 個主要優點：
智慧製造透過數據收集和分析，能即時監控生產設備的運行狀態，快速識別潛在問題和生產中斷的原因，提高設備的運營效率和減少停機時間，進而大幅提升 OEE 。
智慧製可以透過 AI 技術模擬製程，讓製造業在實際生產之前就能預測製程的效率和可能的遇到的困難，並進行優化，藉此幫助減少試誤成本，加快產品研發和上市時間，同時提高生產質量和產能。
智慧製造技術可利用數據分析和預測來監控設備的運行狀態，提早發現故障跡象，有助於進行預防性的維護，避免突發性的停機和生產中斷，還可降低維修成本，延長設備的使用壽命。
智慧製造能夠收集並分析市場大數據、客戶反饋和需求等資訊，並根據這些數資訊進行預測並規劃生產，迎合客戶的需求和偏好，提高客戶滿意度和產品競爭力。
智慧製造技術可以監控庫存和供應鏈狀態，並與供應商進行更有效率的合作，以助於減少庫存成本，同時確保生產所需的材料和零件都能即時供應。
智慧製造 5G 網路能夠大規模使用工業數據，5G 網路提供了更高的數據傳輸速率，減少延遲時間，使智慧製造能夠更深度地應用人工智慧、機器學習和自動化技術，實現更高效的製程，將工廠提升到另一個新層次。
工業 4.0 是德國於 2011 年的漢諾威工業博覽會所提出，又被稱為「第四次工業革命」，2013 年德國公布《高技術戰略 2020》，將其納入國家發展 10 大專案，使得此概念受到國際間的重視
工業 4.0 的目標是整合現有的製造資源、流程以及大數據，使製造產業能夠快速因應市場需求，精準地進行生產，減少資源的浪費，並且使製造產業能進行跨領域合作。
而智慧製造則是利用前面所說的架構，使工業自動化、智能化與高效化，因為都涵蓋了工廠自動化的概念，許多人會將工業 4.0 與智慧製造誤以為是同樣的概念，但兩者實際上並不相同。
「智慧製造」是透過各種技術改變過去的製造思維，而工業 4.0 則是利用這些技術，將過去的生產方式轉為高度客製化與智慧化的商業模式，而若是要調整模式首先必須改變思維，也就是說，要實現工業 4.0 智慧製造會是其中的關鍵。
AI 數據可串連產線、工廠管理、物流、銷售與供應鏈，因此導入 AI 模型有機會大幅提升生產效率，以及使工廠各個環節更加自動化智慧製造與 AI 應用層面有以下：
1.進行預防性維護：
收集機台數據並進行 AI 分析幫助製造商預先排程機台檢修的時程，避免未來生產過程中出現停機的狀況。
2.生成式設計：
將機器學習結合 AI 演算法，協助工程師找出最佳產品設計模型，模擬重要參數，找到更有效率的產品設計方法。
3.原材料價格預測：
藉由多分析歷史資料以及建立 AI 模型，預測未來可能的結果，幫助因應供應鏈的各種變動，做出正確決策。
4.機器人：
機器學習技術應用於生產線後，機器人能取代重複性高或危險性的工作。
5.邊緣分析：
隨著 AI 與 5G 技術的發展，邊緣技術可以截取數據給終端產線，並將資料回傳雲端，或是進行資料交換，如此一來 AI 便可應用於瑕疵檢測、產線分析等層面。
6.機器視覺檢測：
AI 也能應用於提升生產線良率，AI 機器視覺檢測可以協助進行工安管理，自動偵測是否有人或設備進入危險區，並發出警示。
7.管理庫存：
機器學習可以協助工廠進行庫存管理，尤其當生產環節複雜時，可以透過 AI 處理各種變因，使工廠營運效率大幅升。
8.優化工廠流程：
工廠生產流程的環節多且複雜，透過 AI 可以使資訊流動更加透明化，並從中分析優化方法。
9.數位孿生（Digital Twin）：
製造業可以結合 AI 技術與數位孿生，預測產品從生產到銷售各個階段的的客戶需求。
機器學習是指系統自行累積數據資料，並從這些資料中自動學習和改進，並做出智能化的決策和預測，幫助企業更好地理解和利用生產數據。
CRM 系統能夠整合客戶數據以及預測和分析客戶行為，瞭解客戶在各個接觸點的情況。結合智慧製造技術和 CRM 系統的功能，可以提升製造企業對客戶的服務和滿意度，並改善整個客戶關係生命週期，建立穩固的客戶關係。
PLM 系統是產品生命週期管理的主要系統，PLM 可以記錄產品的生命週期，整合設計和製造並進行數據共享，幫助企業更好地管理產品生命週期，提高生產效率、產品品質和客戶滿意度未來 PLM 系統也很可能與互聯網、數據分析等智慧製造技術整合，使智慧製造的產品管理體系更加完整。
智慧製造能有效提升競爭力和應對市場挑戰，因為工業 4.0 的出現，國際大廠間也紛紛開始重視智慧製造的概念，因此逐漸出現許多成功的智慧工廠案例，透過應用相關技術，生產者能全面優化生產流程，並且更加靈活地管理資源與生產環境。
例如台積電整合了人工智慧、機器學習、專家系統和演算法，成功建構了智慧製造的生產環境。台積電的智慧工廠將技術應用在排程與派工、人員／機台生產力、製程與機台控制、品質防禦、以及機器人控制等方面，有效地提升生產品質與效率，將成本效益最大化。
另外，台積電也整合智慧化行動裝置、物聯網和機器人，結合智慧搬運系統，強化收集與分析晶圓生產資料，快速提升產能、縮短製造所需時間，使生產良率更加穩定，讓工廠能準時交貨。
騰榮創新幫助台積電導入監控模組系統以及E化巡檢／盤點系統，我們除了提供專業的技術支援也結合顧問輔導經驗，讓導入系統的過程更加順利。騰榮創新具有豐富的自動化領域整合方案建置的經驗，成功地協助國內許多用戶推動智慧製造並運用在其工作環境上，使客戶獲得商業上最大的實質效益。
（資料來源：台積電官網）
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騰榮創新提供以下 4 大智慧製造服務：
騰榮創新推出的 OEE 智慧戰情系統，提供各種數據的採集模組，透過通訊整合平台，讓廠商可輕鬆採集到不同類型、不同廠牌的機台設備資訊，讓生產資訊達到真正的透明化，提升產能與優化營運管理。
智慧工廠管理模組是專注於提供相關工業 4.0 智慧企業、智慧製造、智慧機器設備等解決方案的公司聯盟。無論從底層設備連線、單一管理模組，到完整設備管理系統 EMS 現場監控平台等，皆可針對客戶需求提供全面性的方案選擇。
騰榮創新擁有多年整廠資訊整合設計施工的經驗，可整合機台設備多元的通訊協定，搭配各大廠牌的自動化控制器、機器視覺、感測器等產品，為客戶打造量身定做的解決方案。
透過 SMB（Smart Machine Box）智慧機上盒，可協助讓設備快速聯網，讓以往不具備聯網功能的機台能夠上傳生產數據，除了免除人工紙本記錄等時間成本、自動獲取真實資料、隨時掌握設備稼動率等生產資訊之外，更可在製程／生產管理之優化、大數據分析上做進階應用。
騰榮創新「MES製造執行系統」能協調梳理營運、生產流程，並確保從工單、產線、設備管理、保養、品質管制到出貨入庫等流程順暢，運用這套軟體，廠內各種角色的工作者都可透過這套軟體與設備機器做對話，並且可延伸結合更多的系統，如 APS、SCADA 等，成為製造者的「核心大腦」，能去執行複雜的營運廠務管理。