文：張建一
我國的「生產力4.0」(productivity 4.0)方案，基本上即是台灣版的「工業4.0」（Industry 4.0）。工業4.0是一個德國政府提出的第3次高科技戰略計畫中的一個子計畫，由德國聯邦教育及研究部和聯邦經濟及科技部聯合資助，預計投資達2 億歐元來執行，用來提升德國製造業的電腦化、數位化、與智慧化。
工業4.0的目標與德國前兩次的高科技戰略計畫有所不同，並不是要為德國創造全新的工業技術，而是將所有工業相關的技術、銷售與產品體驗統合起來，建立一個具有適應性、資源效率、及人因工程學的智慧工廠（Smart Factory），並在商業流程及價值流程中整合客戶以及商業夥伴的重要計畫。
基本上，工業4.0的技術基礎是智慧整合感控系統（Cyber-Physical System, CPS）及物聯網（Internet of Things, IOT）。雖然這樣的架構目前還在摸索中，但如果未來得以陸續成真並且加以廣泛應用，最終將能為德國建構出一個足夠建立有智慧意識世界的新型工業，這樣的工業，德國將之稱為數位化工業(digitalized industry)。而且值得注意的是，未來工業4.0若能真正的實現，則產業將只是這個智慧世界中的一部分，反倒是產業本身必須要學習如何去適應、調適與支援智慧網路下的未來生活。
工業4.0基本上可以暫時視為第4次工業革命。第1次工業革命是利用水力及蒸汽的力量作為動力來源；第2次工業革命則使用電力為大量生產製造提供動力與支援；第3次工業革命則是使用電子裝置及資訊技術（IT）來校正與降低人為的影響以增進工業製造的自動化。工業4.0一詞最早是在 2011 年的漢諾瓦工業博覽會提出。2012年10月由工業4.0工作小組，向德國聯邦政府提出了工業4.0的實施建議。2013年4月8日的漢諾瓦工業博覽會中，工業4.0工作小組提出了最終報告。
有關工業4.0或第4次工業革命可以實現的時間，各方說法不一，德國電氣電子及資訊技術協會的會員中，只有四分之一認為2020年前會有大規模的實施，這是因為他們認為工業通訊標準、安全性、及人員培訓，都是影響工業4.0能否順利進行的較大的問題。不過專家們還是相信工業4.0或第4次工業革命會在今後的10至20年實際運作。
然而，無論工業4.0可以實現的時間為何，重點在於這是國際產業未來發展必然的趨勢，我國自不可置身事外。因此，對政府而言，必須依循此一趨勢規劃出適合台灣產業發展的工業4.0，亦即生產力4.0；對企業而言，則必須清楚知道本身在工業4.0趨勢下的定位如何?以及如何運用政府的生產力4.0方案強化其國際競爭力及進行產業加值升級。
全球產業面臨的課題與各國發展趨勢與關注焦點
2008年全球金融海嘯至今，全球產業面臨結構性的變化，亦衍生出一些重要且全球都不得不面對的課題。包括：1、市場快速變化：主要是產品生命週期短、面對少量多樣化與大量客製化的需求；2、製造業版圖重新洗牌：包括開發中國家搶占量產市場，而工業國搶占客製化市場；3、資源與環境課題：例如全球生產要素資源受限(包括土地、人力與水電等)；4、人均產值成長趨緩：此自2008年金融海嘯後全球主要國家，包括台灣均面臨此一問題；5.勞動人力不足：主因少子化、高齡化，加上職場晚進早出所造成。即使全球工業強國的德國與美國，在面對上述課題亦不得不相繼推出振興產業策略因應：
一、美國先進製造夥伴計畫(advance manufacturing partnership, AMP)
基本上，美國的研發能力在全球算是超強，但由於過去大都委外生產，因此其生產與服務銜接產生一定的落差，無法快速回應全球消費端的需求。因此，美國政府希望透過進行先進製造業研發，吸引在各國的美國製造業回流至美國，重新取得國際製造競爭力領先地位。而此一計畫包括三大構面，包括：1、創新流程的改變，內容有強化於應用研究，亦即為縮短基礎研究到產品開發之間差距，成立製造創新研究院，強化其應用研究；以及強化區域創新，主要重點為整合政府、產業、研究型大學及社區大學等夥伴關係從事創新製造。2、人才面，內容為培訓美國當地先進製造所需創新人力，同時亦吸引國際創新人才和高技能人才參與；3、技術面，主要在於強調次世代複雜、精密及高度系統整合的製造技術開發，同時加快尖端技術商業化速度。
二、德國工業4.0計畫
這個計畫原為德國第3次高科技戰略中的一個子計畫，但目前卻被全世界奉為圭臬。基本上，德國產品強調高階製造，惟延伸服務價值仍有落差。另外，德國亦面臨人口老化及網際網路應用不夠普及等問題。準此，德國政府希望以其全世界知名的隱形冠軍為基礎，同時以CPS系統為核心，建構智慧工廠，維持全球製造領先優勢。德國工業4.0的內涵係以三個主軸為核心，包括1、以人為關注焦點，強調從業人員未來將被定義為升級的操作者，可藉由技術支援提升本身能力。另外，從業人員的生產操作者亦提升為控制者與管理者。2、CPS為核心技術，亦即CPS透過人與機器的交互連結和物理世界互動，運用網路以遠程、可靠、即時、安全、協作的方式，去操控物理實體。3、以智慧工廠(smart factory)為主要精髓，內涵為以即時控制整個價值創造網絡，從訂單到交貨的連結，實現產品及其生產系統生命週期工程的整合。此外，工廠及企業管理流程形成網絡化，避免不必要浪費且降低存貨及縮短客製化產品交貨時間。
由美國的AMP與德國工業4.0的內涵可知，未來透過智慧工廠與物聯網所建構的虛實整合製造系統已是產業生產製造的未來趨勢，這也是我國產業未來必須走的路。
我國的生產力4.0方案
如前所述，我國的生產力4.0方案係在德國工業4.0的趨勢下所規劃的，當然有4.0必有1.0至3.0。基本上，台灣生產力提升過程可以產業自動化發展歷程來區分。1.0時代為1982年至1991年為資本密集時期，此時期可稱為工業自動化時期，主要係應用可?程邏輯控制器（programmable logic controller, PLC），發展PLC機械設備生產自動化以提升產量。此一時期可稱為台灣工業生產的程式化階段。而此一時期，台灣人均產值亦由118萬元增加至188萬元，增加59%。
2.0時代則是1991年至2001年為技術密集時期，此時期可稱為產業自動化時期，代表的產業除了製造業外，亦包括商業、農業與營建業。此時期主要係應用電腦數值控制（computer numerical controller, CNC），發展高度精密機械設備整線自動化生產，提升生產效率與品質。此一時期可稱為台灣產業生產的整線式化階段。而此一時期，台灣人均產值大幅由188萬元增加至284萬元，成長率達51%。
3.0時代則是2001年至2011年為創新密集時期，此時期可稱為產業自動化(自動化科技)與產業電子化(企業e化)時期。此時期主要係強化企業管理與製造業e化，透過生產資訊電子化即時掌握，達到企業資源有效應用。此一時期可稱為台灣產業生產電子化階段。而此一時期，台灣人均產值由284萬元增加至497萬元，增加75%。
4.0時代前期則是2011年起至未來的智慧密集時期，此時期可稱為產業智慧自動化(智動化)時期。此時期主要將以訊號感測、資料處理、智慧決策與作動控制的智慧機械人，發展智動化生產系統。此一時期可稱為台灣產業智慧化階段。
事實上，過去我國產值及勞動生產力指數之成長，主要是來自於製造業的貢獻。然而，2008年後我國製造業人均產值成長趨勢不再，近幾年的整體產業產值成長更是嚴重趨緩。根據統計，我國勞動生產力成長率由1982-1991年的6.55%下降至2002-2011年的3.93%0(下降40%)，使得人均產值成長持平。在就業人口下降及土地不足趨勢下，預估我國整體產業產值也將隨之下降。這對未來我國的經濟成長將有不利的影響，這也是政府提早提出生產力4.0方案的主要原因。
今年6月4日，行政院科技會報舉辦2015年行政院生產力4.0科技發展策略會議，會中提出我國生產力4.0方案，並明確指出生產力4.0的政策方向。包括推動我國「成為亞太優質生產力典範，以提升產業全球競爭優勢」的願景，並以「創造以人為本」之優質就業環境，帶動我國產業結構優化」為目的。其內容清楚說明對企業而言，主要是提升員工生產效率，同時有效補足勞工之不足，以達到增加競爭優勢擴大國際市場占有率的目標；對員工而言，則是希望以人性化工廠提升其工作品質，藉此快速提高其生產力，以活化其薪資水準為目的。因此，生產力4.0的主要整體目標，就是要突破我國當前人才產值成長趨緩、薪資尚待大幅增加的困境，開創提升國內員工薪資、衍生新的就業機會的新局。
至於生產力4.0的政策核心理念則是在於使我國結合精密機械(德國的強項)、資通訊(美國強項)及管理技術之基礎，來全力推動生產力4.0方案。基本上，我國生產力4.0方案的基礎就是整合型智慧工廠的概念。智慧工廠未來將結合通路商、物料供應商、製造設備系統與終端消費者，成為一個生產力4.0的生態系統(ecosystem)。通路商必須精準掌握市場訂單預測，將客戶資料成立訂單資料庫並精準地傳遞到系統內。物料供應商則根據相關資訊，訂定出貨排程、物料訂單並建立料件資料庫，同時亦須準確地傳遞到系統內。終端消費者巨量資料的分析必須精確地分析消費者偏好，並傳遞至系統內。整體而言，如此生態系統即是要建立一個聯網服務製造系統。透過網路、感測與應用的良性循環所建立的物聯網，以及資料蒐集、儲存、萃取、分析、決策所建立的巨量資料分析系統，最後則是智慧機器人(智動化)的運作系統。此運作系統基本上係透過智慧整合感控系統雙向串聯智慧自動化與模擬系統。後者係透過虛擬量測、虛擬設計與虛擬製造建立的系統，用來模擬可能的效率生產模式，並透過智慧整合感控系統傳送至實體的智慧自動化生產。而實體的智慧自動化生產系統，則是利用智慧整合感控系統的訊號感測、資料處理、智慧決策與作動控制等四大良性循環作業使智慧機器人能最有效率地進行生產。聯網製造下，製造業生產設備將由單機，邁向多機聯網製造系統。而聯網服務則必須以客戶價值為核心，運用巨量資料分析，發掘新商業模式。透過智慧工廠，串聯設備商、供應商、通路商及終端消費者，建構需求導向供應鏈，形成聯網服務製造系統。而供應商必須進行供應鏈管理，掌握廠內庫存與生產進?，降低成本；通路商則必須進行通路商銷售分析，快速預測市場需求。消費者的掌握則可能須結合社群智慧分析，掌握未來消費者需求。
在應用產業及對象方面，產業主要應用於製造業、服務業及農業等重點領域。至於企業對象則是具備IT及自動化基礎之中堅企業及其中小企業供應鏈，進而逐步帶動中小企業升級。在重點產業領域包括：3C、金屬加工、工具機、食品、醫療、物流與農業。希望未來這些應用產業、企業與重點產業領域能夠以達到滿足客戶需求、創造消費需求之創造客戶價值的目的。
整體而言，我國生產力4.0若能順利推動，將為我國產業帶來重要且正面的影響。主要原因在於它具備下列兩個重要產業新思維：
一、預測管理
生產力4.0方案係結合物聯網與巨量資料相關技術，建構產業資訊系統，亦即根據美國辛辛那提大學李傑教授的6M(material, machine, methods, measurement, modeling, maintenance)加上6C(connection, cloud, cyber, content, community, customization)的概念，達成預測製造、零故障與節能減廢的目的。整體而言，預測管理的思維即是由過去的解決問題演化成避免問題。
二、延伸商機
生產力4.0方案將協助企業發掘客戶服務過程中未知的商機，將目前做產品(蛋黃/6M)的經驗，創造出新的延伸服務(蛋白/6C)。整體而言，延伸商機的思維即是由過去可預見的需求延伸為發掘不可見之需求。
在我國未來推動生產4.0方案時，核心技術扎根是相當重要的。此一部分目前規劃的作法包括：1、帶動關鍵零組件國產化，未來政府將投入一定資源，積極投入感知(如感測、傳感器)、智動化(如減速機)之關鍵零件與模組國產化及應用能力。2、銜接國際標準，藉由國際合作或技術開發，制定與國際接軌的資通訊介面標準。
工業4.0既然以人為本，生產力4.0方案亦不可能例外，因此培養產業跨業人才亦是生產力4.0的重要內容。作法包括：1、強化產學連結機制，培育具備機械、電子、資通訊等跨領域能力。2、辦理職訓課程等，培訓在職員工成為生產力4.0跨領域多能工專業人才。與3、建立專業及跨領域能力鑑定制度，突破青年低薪就業困境。簡而言之，生產力4.0方案即是要讓學生青年人透過公協會能在產業界找到好工作，而產業界亦能透過公協會找到好的人才。
如前所述，後金融海嘯時代，全球產業均面臨結構化的課題，台灣產業亦不例外。過去10年台灣產業結構調整與優化的速度緩慢，未來生產力4.0方案若能順利推動，亦將帶動台灣產業結構加速優化，包括：1、資源使用最佳化；2、友善人機協同，亦即人性化科技；3、彈性敏捷生產(智慧+彈性)；4、預測製造管理；5、大量客製化高附加價值與高品質產品與6、創新製造服務網絡(價值創造)。
企業應有的作法
一、企業應檢視本身在生產力4.0所處的位階
生產力4.0未來將為台灣企業帶來相當多的商機，但之前台灣企業應規劃未來在生產力4.0之下其真正具優勢的產品來聚焦發展，這是因為企業資源有限，不可能什麼都要做、都能做。此外，在生產力4.0下雖可以少用勞動力，但並不意味企業當前的人力即可投入生產力4.0、物聯網與服務聯網環境的生產。企業必須積極參與政府規劃因應生產力4.0的人才培育機制，否則不但無法降低生產成本，亦無法提高生產效率。最後，在生產力4.0下，台灣利基型的中小企業絕對不能再隱形了，未來在生產力4.0之下，台灣企業未必要當整合者或領導者，但一定要有被串聯起來的準備，因此在物聯網與智慧化生產的發展下，必須找出自己在產業價值鏈上的位階與未來的定位。
整體而言，台灣企業在國際上正處於創新驅動的競爭，包括創新市場、創新營運模式、創新需求、創新客戶、創新產品與創新價值等，因此台灣企業必須儘快建立起因應未來智慧生產與物聯網所建立的創新數位工業趨勢的能耐。例如：在營銷上，要由過去等待客戶的中間財訂單轉變成為創造e化設計新需求或銷售終端商品；在產品方面，必須由當前的競價大量轉為高質客製與少量多樣；在製造面，必須由流水線式生產轉變成智動彈性或列印生產；在服務面，必須由被動消極排除故障轉為主動積極地使用大師當顧問；在技術上，必須有由什麼才敢作的跟隨者轉變成技術價值的整合者；在人才面，必須將下面的專才轉換成智慧整合感控系統的控制者；在制度面，必須由當前的實體規章管理者，轉變成CPS架構下的價值創造夥伴關係。
以制度面來說，一個企業的管理者必須要轉變思維，積極投入生產力4.0所建立的整合系統，建立與系統內的參與者共同創造價值。例如今年7月21日，為了面對全球關注工業4.0與智慧製造的議題，鼎新電腦在舉辦「互聯網+工業4.0戰略布局暨T100新品發布會」會中，公布它與研華科技達成智慧製造戰略同盟協議，雙方協同MES與系統整合廠商合組「工業4.0+行業智慧製造系統整合聯盟」正式啟動，提供企業涵輕撮z工廠與智慧生產的一體化智慧製造解決方案。此外，鼎新電腦亦發布自TIPTOP ERP升級之T100新產品為載具，彈性支撐企業在互聯網發展下跨界融合的創新營運模式轉變。
基本上，研華與鼎新智慧製造戰略同盟的達成，一方面鼎新可借助發達的智慧整合感控系統，與研華形成在物聯網層級解決方案上優勢的互補，向使用者提供完整的智慧製造解決方案。而研華則將借助鼎新ERP、ERPII、MES等全系解決方案，提升其在智慧製造頂層架構上的資訊化能力。
在雙方共建的智慧製造生態系中，藉由收集前端各控制器、感測器、機器視覺、智慧型機器人、機台控制設備等裝置的資料，並上傳至研華WebAccess+雲端平台，ERP/MES系統即可對製造工廠的生產進行產能、製程、排程等管理改善分析，同時也能通過廠區內的影像監視、資訊發布及設施聯網等，達到遠端監控的資訊化管理。
發布會上亦宣布我國智慧製造系統整合聯盟正式啟動，這預告聯盟中的企業將致力於智慧製造生態系的打造，彼此提供客戶貫穿智慧工廠、智慧生產及智慧互聯三大驅動環節，向用戶交付全週期、一體化的智慧製造解決方案。未來，通過資訊系統與工廠自動化（FA）系統、物聯網、機器手臂、自動化前端等的連接與整合，將實現作業現場資料的海量資料精準收集，大大提高製造現場的透明度及作業效能，從而協助國內企業從機器“自動化”向生產“智動化”跨出一大步。在產業互聯跨界融合實現智慧應用價值。
從這個例子可以看出，國內不同企業的密切合作對台灣在工業4.0戰略布局有重要的決定性。當前的互聯網不僅改變人類生活及消費方式，未來的物聯網加上智慧製造更會是以消費者為中心進行C2B高值化生產製造，為跟上消費及交易變革的速度，台灣企業應形成一個超級供應鏈體系的產業互聯網來滿足需求，才更能在工業4.0時代中生存。
二、積極爭取參與生產力4.0方案、善用政府投入的資源
台灣企業以中小企業居多，本身資源有限，因此過去企業升級轉型政府扮演相當重要的角色。然而從1961年的獎勵投資條例、1991年的促進產業升級條例，到2010的產業創新條例，政府可以協助企業的資源卻愈來愈少。例如2004年至2012年間，全國研究發展經費及政府科技預算大致呈現同步成長的情況。但全國研發經費成長的速度高於政府科技預算。使政府科技預算占全國研究發展經費比重從約25~26%的水準逐年下降。特別是在2010年產創條例實施後，比重快速下滑至22%左右，顯示政府推動研發的能量下滑。
此外，我國的科技預算係分由釵h部會編列使用，每年的預算分配並沒有一定的標準。2002至2013年間，國科會（現科技部）占科技預算的比率由39.1％升至47.2％，成長103.2％，主要用於補助大學院校學術研究；中央研究院占比從8.3％升至11.3％，成長127.7％；經濟部占比卻從37.3％減為27.1％，僅成長27.1％。而經濟部是推動我國產業升級轉型最重要的部會，亦是過去扮演我國發展新興產業重要的點火角色。加上全國營業所得稅2011年由25%降至17%，自2011年生效後，全國營業所得稅有下滑的趨勢，但2011~2012年的民間投資並無顯著成長，2012年民間投資甚至出現衰退，顯示調降營所稅後，企業並沒有把省下的稅金充分用於投資。這也充分顯示我國產業升級轉型需要經濟部扮演重要推手。
因此，值此我國產業升級轉型重要關鍵時刻，政府適時提出生產力4.0方案，亦將投入相當預算資源，此為近年來難得一見的中長期產業升級轉型重要方案，國內企業應積極爭取參與。特別是未來經濟部在推動此一方案時，不再以企業單點方式推動，而是以多企業(供應鏈)或重點產業的方式推動，此有助於個別企業本身更加了解未來在生產力4.0生態系統內扮演的角色與定位，同時成為系統內不可被替代的一份子。
目前政府所提出的生產力4.0方案，係規劃以9年的時間推動，目的至少要讓我國四成製造業的產值與5萬家廠商跨入4.0階段。規劃9年內將投入360億元預算，但不排除將再加碼，勢必要讓台灣產業搭上第4次工業革命列車。如前所述，原本政府規劃整體9年計畫正式上路時間是在2016年，但因今年上半年國內外經濟表現不佳，因此行政院院長敲定生產力4.0方案提前上路，希望政府先期預算投入後，可引領廠商提前投資，確保國內投資動能不冷卻。同時，未來9年將積極在八大關鍵領域扶植上萬家的3.0與4.0企業。為了確保達陣率，未來行政院將成立指導小組與產諮會，前者由副院長領軍，後者讓產業界隨時發聲，有助產官學界緊密結合。雖然是生產力4.0方案，但政府已經明白指出，並不是每一家台灣企業都需要發展智慧工廠做到4.0，但愈在國際面臨激烈搶單的企業如鴻海、台積電，已相當有意識轉型為4.0企業。然而國內大企業已不需要政府引導，但為數不少的中堅、中小企業，就是政策積極扶植對象。換言之，即使企業本身不是中堅企業，只要是具備IT及自動化基礎之中堅企業的中小企業供應鏈企業，即應透過經濟部工業局的輔導平台，積極爭取參與生產力4.0方案。
結論
工業4.0未來會不會變成真正的第4次工業革命目前不得而知，而工業4.0可以完全實現的時間亦未定，但重點在於這是產業未來必成的趨勢，我國自不可置身事外。當前政府已經依循此一趨勢規劃出適合台灣產業發展的工業4.0，亦即生產力4.0，並已規劃以9年的時間至少投入360億元來執行。而對國內企業而言，除必須清楚知道在工業4.0趨勢下本身的定位外，亦應積極參與政府的生產力4.0方案。透過物聯網將生產資訊數位化，並延伸至機器端形成多機聯網，再藉由系統管理、巨量資料(製造+服務)技術、以及精實管理，達成聯網服務製造系統之創新營運模式，強化其國際競爭力及進行產業加值升級。
目前政府已經規劃至2024年，要成立生產力重點產業跨域服務團達8團；提供生產力4.0訪視診斷2500家次以上；建構生產力4.0創新模式100家以上；建置生產力4.0示範案例200案以上；帶動生產力4.0複製擴散達2,000家次以上；促成生產力4.0商機媒合2,000案以上；促成生產力4.0產學合作100案以上。這些績效不可謂不高且不大，也是企業應爭取參與的機會。
從發展模式的角度來看，過去台灣的產業發展可分成四個階段：實現生產力、發揮國際比較利益、追趕先進國家、超越成為先進國家。台灣在前兩個階段，特別是第2個階段非常成央A目前所處的第3個階段則不太順利。而要能繼續發展，必須要採取第4階段該有的做法，不可沉迷於前面各階段的習慣。未來生產力4.0即是台灣產業發展該有的模式，本文期待在政府與企業共同努力下，生產力4.0方案能順利推動並帶領台灣產業強化國際競爭力及進行產業加值升級。（台灣經濟研究院研究二所所長）
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