2015-12-10

BCG研究:德國推動工業4.0對製造業勞動力之影響(2015~2025)

一、概述
德國推動工業4.0以先進技術為發展基礎,將重塑未來10~15年製造業和國家經濟觀點。根據國際顧問公司BCG(Boston Consulting Group)預測2025年德國工業4.0智能化發展,對製造產業勞動力轉變的影響研究。首先,透過深度訪談提出十個案例說明,技術轉變將如何深度影響德國製造產業的行職業;其次,透過勞動力市場量化推估模型,預測新興與消失的職業與增減幅度;最後,依據研究結果,針對產官學界提出透過升級工業4.0和增加產業勞動生產力的策略方針,進而提升德國整體製造業從業人員的技能水準。

二、工業4.0對產業勞動力影響的十個案例
 (一)大數據導向品質控制(Big Data Driven Quality Control):半導體應用大數據,廣泛收集即時或歷史資料,透過演算法分析得出最佳化製程參數,進而控制產品品質以提高良率,減少產品故障與耗材量。因此,將減少品管人員職缺,轉為增加「工業資料科學家(Industrial Data Scientists)」職缺需求。

(二)機器人輔助生產(Robot Assisted Production):塑橡膠製造業使用機器手臂更易訓練來執行新任務,內建傳感器和照相機的安全機制,允許機器人與環境進行交互作用。當升級成智慧工廠,將明顯減少對生產操作/包裝作業員的勞動力需求,進而創造新的「機器協調員(Robot Coordinator)」職業。

(三)自動駕駛物流車(Self-Driving Logistics Vehicles):食品和飲料製造業者已於工廠內部署智能導航和獨立自動運輸系統(智動運輸車),進而減少對物料及成品運送的人力需求。

(四)生產線模擬系統(Production Line Simulation):消費性電子產品製造商運用新軟體,透過電腦進行生產線佈置規劃及模擬分析,運用洞察力計算出最佳化操作策略(可縮短新設備╱機具打樣修改與導入的時間)。落實此項技術,將增加「工業工程師」、「模擬工程師」的職缺需求。

(五)智慧供應鏈網絡(Supply Network):指透過軟體來監控整體供應鏈相互協調生產過程,跨國企業可用來啟動最佳化的供應鏈網絡策略,優化生產流程,讓每個生產環節都作到智慧化,達到不同款式全球同步生產。應用此技術將減少基層操作員,而創造出新職業「供應鏈協調員」來處理客製化(少量多樣)的需求。

(六)預防性維修(Predictive Maintenance):例如風力渦輪機製造業者為客戶提供即時遠端監控設備和24/7全天候即時診斷服務。當監測渦輪機振動的感測器發生異常╱故障顯示前,透過大數據自動偵測回傳中控系統,啟動預警提示,以進行預防性維修,促使「系統設計師」、「IT工程師」和「資料科學家」等相關職缺需求增加;並打造出懂得運用數據資料輔助維修的技師,解讀故障之誤判╱受損程度、依輕重緩急安排最有效率的維修時程。

(七)機器即服務(Machines as a Service):例如某壓縮機製造業者主要提供空氣壓縮機服務而非販賣機器。即製造廠商轉以銷售安裝、維修保養等服務取代產品,並可依個案需求升級功能配備。此製造業服務化的新商業模式除可增加就業、生產和服務,促使生產製造商延伸擴大業務範圍。

(八)自組生產(Self-Organizing Production):例如齒輪製造者可自行設計專屬生產線,自動協調和最佳化各項資產使用率。雖然採用自動排程生產計畫使基層操作員逐漸減少,但將增加「資料庫模型工程師」、「專業領域知識專家」的職缺需求。

(九)複合零件的積層製造(Additive Manufacturing of Complex Parts):以選擇性雷射燒結(SLS)和3D列印技術為例,使製造業者能同步增產精密零件,降低零組件庫存。3D電腦輔助設計和積層製造的研發將創造更多新職業,減少聘雇包裝作業員。

(十)擴增實境技術強化維護和服務(Augmented Work, Maintenance, and Service):例如物流公司員工利用擴增實境眼鏡,査閱商品調度資訊和路徑導航指示,亦包含掌握貨架上的確切位置,並自動掃描商品條碼。該系統也可能進行遠端基本維護任務的協助,並提供客戶特定包裝。運用擴增實境技術,可提升設備維修技術人員處理效率,同時要求企業擴張研發、IT和數位輔助系統的新功能。

三、4.0下勞動市場工作的消長
BCG依據即時與歷史數據資料,以「先進技術使用率」、「升級後額外收入增加程度」為兩個變項,計算出專屬量化預測模型,來分析採用先進技術對從業人員職務水準的具體影響。在2025年德國製造業已普遍落實4.0先進技術,屆時將會有新的職業產生,整體淨增加約35萬個工作機會,同時,約61萬個從事簡易、高重複性工作的包裝╱生產作業員,將會面臨被機器人取代而淘汰,轉而從事有助提升人工智慧水準而新創出的人機協作的職業,故在此波職業消長時,累計共創造出約96萬個新興職位。

雖然越來越多的就業機會已逐漸超過被取代而消失的職業,但從業人員被要求具備和以往不同的工作技能。依BCG量化預測結果如圖1模型所示,IT、數據整合科學家相關職缺需求數成長將近一倍(增加率96%);而研發設計和人性化界面設計工程師亦增加約11萬個職缺需求;此外,虛實整合自動化系統乃串連企業IT(Information Technology)、製造OT(Operational Technology)等不同領域的軟體,因此,對IT解決方案架構師和UI Designer(使用者介面設計師)職缺需求增加;反之,生產操作員等相關職業將大幅減少。

圖1、德國工作數成長明顯受到產業職業類別影響(資料來源:擷取自BCG (2015),Man and Machine in Industry 4 0,p.9)
四、製造業工作將如何改變?
工業4.0先進製造的自動化、虛實整合技術,促使製造流程與生產系統,進行垂直與水平整合,創造出全新職業。對許多從業人員來說,可能會面臨一段就業低潮灰暗期,雖然採用先進技術讓原本工作性質與環境產生重大轉變,但新興職業將有助於從業人員職能提升以勝任新任務。

(一)創造輔助型的工作環境:亦即利用智慧機器進行體力支援或操作步驟指導,如:1.透過自動機器人裝置來支援汽車裝配線工人,在生產線上減輕體力消耗、提高工作效率;2.透過擴增實境技術輔助行動服務技術員進行遠距監控預防性維護,並減少機器空轉和待機時間,使技術人員每天能處理更多工作項目;3.透過自動化系統,監控機器性能和產品品質,讓機器操作員可同步操作數據設備、軟體運算及探勘數據資料庫,並將分析圖表展示在螢幕顯示器上。

(二)創造新職業角色:1.「工業資料科學家」須徹底瞭解製造流程和IT系統,具備高超並可同時運用多種通用程式語言的能力,從事資料庫進階分析,並依結果提出產品或生產的改良方案;2.「機器協調員」監督現場的機器人、排除故障或發出錯誤訊號作出回應,協調日常和緊急維護任務,並判斷是否需要涉及其他領域的專家。

新興職務激發從業人員需具自主靈活性,並增強判讀和解決問題的能力。他們在不斷變化的職場中生存,員工轉為秉持開放態度,以面對不同主題或特定要求作出回應;並能夠在現場即時或遠距同步工作;同時,為適應新角色和工作環境,得習慣不斷跨領域學習。因此,企業採用智慧化裝置,將有助於資深員工繼續留任(尤其是高齡化社會),或透過再培訓以重返職場扮演全新勞動力角色,特別是那些因缺乏教育和經驗而被迫離開的員工。

五、各利害關係人為轉型作準備
工業4.0將虛實整合接軌,帶動製造業和國家經濟升級轉型,創造大量就業機會。先進製造技術透過人工智慧和機器深化學習成為進步的關鍵動力,因此,產官學界的領導者與策略制定者,須要具備十年後發展的遠見,幫助就業人員適應並作好準備:

(一)企業界:公司透過智慧機器輔助工作環境、除了重新培訓第一線在職員工,亦須面對新型電子化領導(E-leadership)人才的跨國競爭,制定新的招聘策略及人力資源規劃,方可落實以先進智慧技術開發新產品、開創新服務商業模式。

(二)學術教育:應設法提供更廣泛的跨學科職業技能知識教育課程,進行學術與實務跨界交流與創新;將資訊科技教育列為各系所必修課程,以縮短IT應用技術的落差;甚至與企業合作開放線上免費課程學習平臺,提供終身職業知識教育。

(三)政府官方:為擴大更多工業4.0的就業機會,政府須幫助企業協助員工留任適應或勝任新工作職能,協調企業用才與學術育才差距,持續深入質量化研究,掌握先進技術多樣化發展對產業勞動力的影響,再透過中央統籌規劃擬定國家總體發展政策,發揮跨部門協調以成功實踐工業4.0願景。

參考文獻:BCG(2015), Man and Machine in Industry 4.0: How Will Technology Transform the Industrial Workforce Through 2025?, 2015/9/28。網址:https://www.bcgperspectives.com/Images/BCG_Man_and_Machine_in_Industry_4_0_Sep_2015_tcm80-197250.pdf

資料整理:吳佩靜/工業技術研究院產業學院副研究員

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