2017-06-12

影響未來生產價值鏈的重要技術

如果能即時掌握網絡中每部機器、員工與供應商,以及產品在顧客手中的績效,抑或如果能在全球生產相同成本與品質的產品,則製造業的樣貌會是如何呢?隨著工業4.0的倡議,關於未來全球生產系統轉變,將是實體、數位與生物層面的界線變得模糊。

為進一步了解科技如何影響未來的生產體系,世界經濟論壇(World Economic Forum, WEF)於2016年提出形塑未來製造體系的倡議,並於白皮書中指出有五項重要的關鍵技術將影響未來製造業、以及政府、企業與學界之技術開發與創新。此項觀察奠基於主要企業的技術長、資訊長,且結果也與全球六個區域超過300位企業領袖、政策制定者與學者進行討論後之結果。

突破性技術影響未來生產

環視未來的技術領域中,WEF預期五項技術將使得全球製造體系轉型、帶動新一波生產者、國家的競爭。此五項技術包括物聯網(Internet of Things)、人工智慧(Artificial Intelligence)、先進機器人(Advanced Robotics)、企業用穿戴裝置(Enterprise wearables)、以及3D列印(3D printing)。這些技術預期將影響產品在何處與如何被設計、製造、組裝、配銷、消費、購後服務、丟棄或再使用,技術影響與改變生產流程中點對點的連結過程、改變消費者對產品的需求、工廠生產流程與生產足跡、全球供應鏈之管理,並能有機會接近全球價值鏈連結。

1. 物聯網:

此項技術的變革已經持續發展近15年,操作技術與自動化技術的應用整合,隨著感測器、雲端技術、資訊技術網路應用,連結至器材與資訊手持服務計畫等的市場,將從現今的170億美元成長至2025年約800億美元。當中有些重要發展機會來自於智慧企業控制系統、智慧連結產品與服務等。網絡安全與在工廠與價值鏈上感測器的佈建,將是未來發展應用的挑戰。

2. 人工智慧:

研究指出現在有70%的生產數據是未使用的,運用人通智慧與物聯網連結,生產將能有彈性及節奏性的將生產設計規劃送至機器上,並跨部門的連結以及供應商連結。目前為止能確認在人工智慧應用上主要集中於生產系統的品質管理、預測與維繫生產供應鏈的最適化發展。人工智慧將產生的主要價值是能提供顧客新的價值主張,因此生產者需要能具有良好的協調能力,將價值網絡的安排與協調,以滿足客戶所需的價值。

3. 先進機器人:

長久以來機器人處理任務都是無趣、骯髒與危險的任務,且預估現在約有10%的製造工作是屬於此類機,此外機器人在設置上也是遠離工作人員的,主要原因是安全性的考量。而現在機器人的擔任的角色則已經跨越了過去的藩籬,走向與人協同合作的狀態。提高投資報酬率與人機協同合作,使得機器人的市場採納程度,預估於2030年25-45%之製造任務將由機器人協助。在2025年,運用機器人與人工智慧將有助於提升許多產業之生產力高達30%,減低18~33%人力成本,經濟效益約為6000億~1.2兆美元。

4. 企業用穿戴裝置:

此處所闡述之企業用穿戴裝置包括擴增實境與虛擬實境,預計其市場將由現在的7億美元成長至50億美元。而這些設備與產品將因著舒適性、功能性與安全性提升而越發的進入生命週期的成熟階段。此外在製造生產環境上之應用將使得生產力提升25%以上,減低人才培訓時間,也促進工作環境之健康與安全。另外也將與物聯網結合應用,形成製造網絡的體系。

5. 3D列印:

改變傳統的製造流程,其發展受益金屬3D列印能力的提升而改善。3D列印將提供客製化與即時進入市場的價值,適合於低量高價的產業,如航太與健康照護。在可預見的未來,經濟與產業動態仍無法支持3D列印取代傳統較長製造流程,以及近消費者的大量在地生產。

目前,北美、歐洲與亞洲(中國大陸、日本、韓國等)為新技術採納較高的國家,其他國家仍然落後。藉由技術的運用與發展,為勞動成本較高國家,在積極尋找技術以提升勞動生產力的投資上帶來極佳的投資報酬率(圖1)。2015年北美與歐洲就佔了將近80%的穿戴式裝置市場,以及70%工業用3D列印設備。此外,25萬個工業用機器人銷售中有70%都是進入勞動力成本較高的市場,包括德國、日本、南韓、美國,即使過去印象中認為低薪資的國家中國大陸,同樣有顯著的投資。而這些工業用機器人主要應用的產業,80%集中於五大產業,其中以汽車與電子業為最高。

圖1 區域科技採納的情形
資料來源:Technology and Innovation for the Future of Production : Accelerating Value Creation, p.10

除了企業用穿戴裝置之外,其他四項技術已顯著且廣泛的運用在多項產業,包括汽車、電子業與航太產業。技術對於產業所產生的突破性影響並不會是同樣的方式進行。從技術生命週期來看,早期的技術接受者的產業多為高度創新,且對於研發投入較高的產業。如汽車產業、電腦與電子產業,因面對消費者,使得上市時間與客製化的價值為重要驅動力,讓產業對於新技術的採納程度快速且高。另外3D列印在2015年主要裝機的產業集中於汽車業、航太業與電子業。人工智慧的應用足主要集中於財務、零售與健康照護,製造業則約佔12%。而穿戴式裝置目前在製造使用上,則尚未有明確的特定產業集中性。

雖然目前仍有多項技術尚未完全發揮其預期的潛力,並對全球製造生產力產生明確的貢獻,對於這些重要技術的發展與應用,仍大大的仰賴於企業與政府的能力去提升科技的技術成熟度,培育必要的人才,孕育技術在市場的擴散與接受程度,建構必要的基礎建設,關注資料管理的問題,以及網宇安全。

談到未來製造業的發展,興起了一些值得政府、企業與社會關注的重要課題,需要彼此間進行持續性的對話,形塑未來生產製造的願景,以促進經濟成長與永續創新。企業界、政府與民眾若能理解技術成熟與採用的影響與價值,以及其所產生的影響將不僅侷限於工廠,也包括企業、產業、社會與個人。為掌握技術的趨勢與動態,產業與企業領導者需要分析與檢視多項技術整合與應用所為產業與企業帶來的價值與機會,並探索多種技術應用功能上整合所創造的價值。

作者:董正玫 / 逢甲大學助理教授

延伸閱讀
  1. World Economic Forum (2017), Technology and innovation for the future of production: Accelerating value creation
  2. World Economic Forum (2017), The future of electricity: New technologies transforming the grid edge
  3. Swanborough, J. (2017), The previous industrial revolutions broke the environment. Can the current one fix it?

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