工業4.0，又被稱為第四次工業革命，即將徹底改變全球工業格局。

工業4.0的基本概念是「實現工業流程的數位化，並立即利用這些資訊優化製造過程。」其涵蓋一系列的科技技術，例如人工智慧（AI）、自主製造、物聯網（IoT）、大數據分析、雲端和邊緣運算、5G 網絡、低延遲通信、分散式感測器、數位輔助系統和區塊鏈。

本文將從工業技術研究院（ITRI）在德國的研究合作夥伴機構產業技術研究協會（Fraunhofer-Gesellschaft, FhG）的角度，探討工業4.0的概念以及它對製造流程、供應鏈和業務運營的轉型影響。而FhG的IZM和IPK研究所與其他機構，現在已經在此具有高度影響力的領域展開合作。

帶動供應鏈轉型

工業4.0的概念是透過數位監控和連接製造業價值流程，融合實體與數位系統，讓智能機器、互連裝置和先進分析相結合，以增強工業流程。透過整合這些尖端技術，來打造智慧工廠、高效供應鏈和適應數位時代的安全系統。

想要達到工業4.0的境界，必須對產品流程狀態擁有清晰的認知與了解，因此，將用於捕捉相關資訊的感測器整合到流程中，或者後其進行改造，有助於蒐集關鍵參數，並提出洞察結果，直至現在，這些參數只能以統計方式進行監控，被稱為工業物聯網（Industrial Internet of Things, IIoT），是支撐工業4.0概念的平台基礎。

所謂的「T」不僅適用於有形資產（設備、庫存），還包括無形資產，如許可證或IP授權，這些資產將一起進入工業數據空間進行後續處理。藉助IIoT具備的尖端通信技術（例如5G），能實現各種實體裝置的無縫連接，以及幾乎即時的數據收集，從而實現高效通信和協調工作。

而分散式的感應器，安置在整個生產過程中，捕捉溫度、壓力、性能和其他參數。數據與先進的分析相結合，增強了決策能力，提高了生產效率，並實現主動維護的目標，同時直接對作業地點進行即時調整，以自組織的方式優化生產力。

上述的即時數據交換，以及增加製造流程各方面的透明度，將確保能更有效地進行庫存管理、減少浪費、改善交貨時間，可預見的是，供應鏈也將透過工業4.0的技術進行轉型。

幫助決策並預測商機

實現工業物聯網的好處之一，是收集數據後立即回饋循環，其關鍵在於建立一個安全、低延遲的通信系統。

隨著5G網絡的出現，不僅提供更快的數據傳輸速度和容量，還提供毫秒級的低延遲，甚至可以實現即時回饋循環。這種即時的決策能力，可以快速響應製造過程中的參數與產品優先順序的變化，改善生產排程，進而提高運營效率。

例如，在一家機械加工廠中，一台銑床的監測感應器顯示出磨損超出容許範圍，需要進行維護，以生產下一個高精度的零件。然而，仍然有一些公差要求較低的零件在生產清單上，並且可以自動優先進行加工，與此同時，維修團隊也得到通知並準備展開工作。這種「自組織」生產方式僅在工業4.0的基礎上才能實現，並有望塑造未來製造業的樣貌。

最近，區塊鏈也進入了舞台，它是一種分散且安全的數位帳本，預計在工業4.0中扮演著至關重要的角色。它提高了信任和透明度，透過創建不可變且可審計的交易記錄，在供應鏈中增加了追溯性，這在嚴格認證的行業中非常重要，並且愈來愈受到監管框架的強制要求。

做為工業4.0的一部分，區塊鏈技術實現了安全的數據共享，優化了供應鏈流程，增加了透明度，並提供了防範欺詐的保護。此外，透過基於區塊鏈的智能合約，可以實現優先順序、狀態意識訂單等功能，這不僅證明了工業4.0有助於提升生產力，還塑造出未來產業的商業模式。

而這種即時數據交換、製造過程各個方面透明度的提升，以及對過程步驟理解的提高，最終實現了「數位雙生」的創建，它以數位表示形式複製了實體過程，以即時應對挑戰，同時也可以用於未來業務情景的模擬，使管理層級能夠提前計劃。譬如，透過「大數據」和機器學習能力，提供先進數據分析，進而生成有價值的見解，幫助決策者做出明智的策略並實現持續改進計畫。分析結果甚至能識別運行過程中的模式、異常情況和優化機會，提供洞察結果，預測新商機，進而採取適當措施。

帶來機遇與挑戰

雖然工業4.0明顯將帶來巨大的機遇，但也帶來了新的挑戰。譬如：對工作流程的深入了解，可能會將談判權力轉移到那些擁有數據蒐集方式的公司手中。隨著自動化和AI取代某些工作角色，勞動力需要獲得與科技相輔相成的新技能。因此，勞動力的再培訓和技能提升，以應對不斷變化的工作環境，至關重要。

由於工業4.0建立於可信的數據基礎上，因此，有可能會造成新型態的網路攻擊行為，因為數據庫對駭客來說，無疑是一個極具價值性的目標。所以檢測和預防措施，也將變得比以往更加困難。雖然區塊鏈對於虛假的原始數據並非免疫，但封裝在區塊鏈中的數據集，儘管其中信息具有惡意，但在本質上可能會被認為是可信任的，因此對於IP和專業知識的保護也將變得更具挑戰性。

儘管工業4.0的發展漸趨成熟，也出現各種機遇和挑戰，但根據產業先行者的成功經驗，這些挑戰終將被克服，機遇持續存在，為現代製造業開啟一條數位優化之路，包括成本、性能、可靠性和生態效益，將有無限的可能性。