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什麼是工業 4.0?

了解工業 4.0 技術、優點和轉型挑戰。
一個男士站在工廠裡。

工業 4.0

Industry 4.0 指的是在製造業中使用像是 IoT、AI、雲端運算和資料分析等的進階技術,用於改善自動化、維護及效率。它對供應鏈有重大影響,讓工廠和倉儲更聰明,並協助確保產品能準時送達客戶。

重要資訊

  • 工業 4.0 是製造業的轉變,利用像是 AI、IoT 和雲端運算等技術來提升自動化、改善效率和最佳化流程。
  • 這四項工業革命包括使用蒸汽機進行機械化、使用新的能源來源進行大規模生產、電腦操作和電訊,以及現今使用 AI、IoT 和雲端技術。
  • 工業 4.0 技術透過物聯網、雲端運算、人工智慧、數位分身和網路安全等工具,將實體世界數位世界連結一起,以改善運營和決策。
  • 工業 4.0 提高了生產力、自動化、資產使用和品質,同時簡化了物流、最佳化處理流程,並確保運營連續性。
  • 工業 4.0 的挑戰包括適應舊版系統、解決技能差距、管理網路安全風險,以及處理大量資料的複雜性和成本。
  • 實際範例顯示,公司若使用工業 4.0 技術來提高效率、提升流程並獲得更快速的深入解析,會展示出未來工廠的潛力。

工業 4.0 概述

工業 4.0 是在製造業中發生的轉型改變,用於將像是雲端運算和分析、AI 和機器學習以及物聯網 (IoT) 等數位技術整合到生產設備與作業中。工業 4.0 也稱為第四次工業革命或製造業 4.0,其特點是效率提高,例如增加自動化、預測性 (主動式) 維護,以及自我最佳化流程改善。

工業 4.0 的最大影響最可能發生在供應鏈上:將智慧製造引入工廠,並將智慧倉儲引入物流中。但轉型並不止於此,因為工業 4.0 也與後端系統連結,讓軟體確保產品在正確的時間送達正確的客戶手中。

工業革命歷程

第一次革命:機械化

第一次工業革命發生在接近 18 世紀末到 19 世紀初。蒸汽機的發明為鐵路擴張以及更大規模的經濟創造了有利條件。
 

第二次革命:大量生產


在 19 世紀末開始,第二次工業革命將技術帶進生產新型態能源 (包括電力、天然氣和石油) 的產業中。內燃機的出現也帶動汽車和飛機的發明。
 

第三次革命:電腦


在接近 20 世紀末時,第三次工業革命見證了電腦和電信業的興起。這次的革命也為新技術鋪路,促成太空探險和生物技術的進步。


第四次革命:IT 和 AI


我們目前正在經歷第四次工業革命。這是由雲端、物聯網 (IoT)、AI 以及不斷提升的運算能力和資料存取能力所帶動的工業革命。

什麼是工業 4.0 技術?

工業 4.0 技術可做為介於實體與數位世界之間的橋樑,作為智慧型與自主式系統的基礎。雖然企業和供應鏈已經在使用其中某些技術,但要將技術結合起來使用才能充分發揮潛力。以下是其中最重要的七個工業 4.0 技術:
 
  1. 雲端運算。 雲端運算是工業 4.0 的支柱,因為驅動大部分工業 4.0 技術的資料都位於雲端。
  2. 物聯網。 物聯網 (IoT) 的概念是將一般網際網路的優點 (包括持續連線能力、遠端控制能力和資料共用) 延伸到實體世界中的商品。裝置、機器、機器人和產品等實體物件會配備內嵌的感應器,以即時提供關於其狀況、效能或位置的深入解析。 取得 IoT 訊號:製造業精選報告
  3. 數位分身。 數位分身是實體物件的數位代表形式,例如機器、流程、工廠、系統或供應鏈的模擬。有時包括實體資產的 3D 轉譯。數位分身是工業 4.0 的核心元件,可讓企業提升生產力、改善工作流程以及設計新產品。
  4. 巨量資料與分析。 巨量資料分析系統可處理透過監視製造作業的每個功能所產生的大量資料。利用機器學習和 AI 技術,資料會經過即時快速處理,以改善整個製造作業的決策和自動化。
  5. Edge 計算。 Edge 計算是一種在鄰近資料來源的網路邊緣執行資料處理,將雲端運算系統最佳化的方法。這種方法格外有用,因為它減少了延遲時間,也就是從產生資料到需要回應的時間。
  6. AI 和機器學習。 AI 和機器學習對於工業 4.0 轉型以及移轉到智慧工廠與智慧製造至關重要。AI 會採用智慧工廠產生的資料,將機器最佳化、改善工作流程,並簡化物流以提升效率。
  7. 網路安全性。 工業 4.0 中實體與數位環境之間的連線增加,代表來自惡意攻擊和惡意軟體的潛在威脅也隨之增加。不過,機器學習等技術可以將威脅偵測、保護和回應變成自動化,同時將跨網路的入侵與生產延遲降到最低。
  8.  

工業 4.0 的優點

工業 4.0 技術有許多優點,包括:
 
  • 生產力。生產力提升的原因是 AI 和自主式系統可以輔助工廠工作者,進而提高生產效率和品質,並減少停機。
  • 自動化。自動化通常是將生產效率最大化的解決方案。AI 和機器學習等技術使自動化成為可能。
  • 資產使用率。工業 4.0 技術為整個製造作業提供較大的靈活度,代表資產使用率會提高以及營收增加的可能性也增加。
  • 流程最佳化。所有工業 4.0 技術都為了一個目的而部署,那就是將製造流程最佳化,以提升效率並改善客戶服務。
  • 作業持續性。 確保業務和作業的持續性非常重要,因為在生產與製造方面,停機耗費的成本特別高。
  • 品質提升。 敏捷的工廠與智慧製造流程可改善整體生產量和品質,同時降低成本。
  • 簡化物流。透過 AI 和資料分析對整個供應鏈的可見度,製造商可以將生產與交貨最佳化。

工業 4.0 轉換挑戰

轉型成工業 4.0 同時伴隨著一系列的自身挑戰。例如,將現有資產整合到數位轉型流程可能會很困難且耗時。另一個要克服的障礙是新進員工在重要領域 (例如資料科學、AI 和網路安全性) 的潛在技能落差,再加上退休員工的流失。

隨著數位轉型,網路安全性弱點一直是個令人擔憂的問題,因為眾多技術的交集也會帶來較大的受攻擊面。資料安全性仍然是保障商務安全性和效率的重要考量。最後,數位轉型所產生的大量資料也需要更多的儲存空間和處理能力。光是資料路徑通常就有數層之深,因此讓這些層公開通訊可能會既昂貴又複雜。

工業 4.0 的實際案例

如先前所述,轉換到工業 4.0 有許多的優點。讓我們來看看一些正在運用工業 4.0 技術的實際範例。
 

擴展資料深入解析



Dow 利用 Microsoft 解決方案消除了資料孤島並加速數位製造,在設備上線時間、生產效率及員工共同作業方面都有所改善。 閱讀 Dow 故事。
 

強化效能


Novo Nordisk 使用混合實境將生產現場的流程最佳化,讓技術人員以更有效率、最佳化及共同作業的方式執行工作。 閱讀 Novo Nordisk 案例。


更快速地取得深入解析


Stanley Black & Decker 藉由在多部機器上實作 IoT 感應器以查看各種效能計量,更快速地取得深入解析。

這些實際範例指出了未來工廠的可能性。在想像未來工廠時,我們不難預測生產環境的自動化以及機器人的使用會日益增加。透過 智慧製造業解決方案 和智慧工廠策略,工廠已經變得更加敏捷。例如,一間「燈塔工廠」(根據世界經濟論壇的「全球燈塔工廠網路」的定義) 已大規模實施先進的製造與 AI 導向技術,並實現了營運與財務收益。

深入了解未來工廠

常見問題集

  • 工業 4.0 是在製造業中發生的轉型改變,用於將像是雲端運算和分析、AI 和機器學習以及物聯網 (IoT) 等數位技術整合到生產設備與作業中。工業 4.0 也稱為第四次工業革命或製造業 4.0。
  • 工業 4.0 技術的類型包括: 雲端運算、物聯網、邊緣計算、巨量資料與分析、網路安全性、數位對應項,以及 AI 和機器學習。
  • 工業 4.0 技術有許多優點,包括生產力、自動化、資產使用率提高、流程最佳化、作業持續性、品質提升,以及簡化物流。
  • 採用工業 4.0 技術時要準備面對的一些問題或潛在挑戰包括:現有資產的整合、新進員工之間的潛在技能落差、網路安全性弱點,以及大量資料的管理。
  • 工業 4.0 可以為您的公司做許多事,例如更快速地取得深入解析、強化效能,以及擴展資料深入解析。
  • 要開始使用工業 4.0 技術,請先評估您的數位轉型狀態。然後判斷您採用額外技術的準備程度,以及那些技術如何與現有的系統整合。從 Microsoft 解決方案 (例如 Azure Industrial IoTAzure Synapse Analytics) 開始,將資料分析帶進雲端。新增 Azure SQL Database 受控執行個體,最佳化大量資料的效能。

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