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董正玫博士[email protected]

工研院產經中心(IEK)2015.04.15

未來製造業發展趨勢與重要議題

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大綱

• 2015-2025重要全球趨勢發展• 製造業的發展與轉變• 主要國家製造業政策動向• 我國製造業發展與挑戰• 結論


2015-2025重要全球趨勢發展

資料來源：工研院IEK前瞻研究(2015/04)


2025全球趨勢速覽 (1/2)



2025全球趨勢速覽 (2/2)



大綱



製造業的發展進程


製造業的乘數效應比任何其他行業更強• 據美國商務部估計，製造業的乘數效果高於其他產業，每USD$1的商品生產，

製造業將額外對經濟產生1.33美元貢獻• 製造能力是經濟成長的重要觀測指標，製造業主導國內私營部門的研發投入• 製造業比非製造業支付更高的平均薪酬，且創造更多的就業機會• 估計一個製造業就業，將創造2.5個工作機會

Source:US Bureau of Economic Analysis (2014)


製造業競爭力面臨快速轉變

• 生產成本、能源與資源效能提升• 新技術改變製造價值鏈與流程• 產品上市時間縮短• 創新壓力、使創新周期縮短

資料來源:McKinsey(2014); 工研院IEK(2015/04)

• 顧客需求的滿足、客製化• 小型自動化發展• 大量數據資料產生• 風險承擔


大綱



主要國家製造業政策動向壹、推動背景

資料來源：工研院IEK (2015/03)


大陸製造業之人力成本成長率高於美國• 美、中兩地之生產力與動薪資差距逐年減低，且經生產率調整後的勞

動力成本比德國、日本、法國、義大利和英國低• BCG預估至 2015年，大陸長三角的人力成本，每年將以18%速率成

長，屆時平均時薪約為USD$4.51，若再加上自動化製造發展趨勢，使得大陸之製造成本優勢不再

Source: BCG (2013)


美國先進製造國家製造創新網絡大型計畫(NNMI)發展

資料來源：Molnar, M. (2014) “NNMI Overview”, AMNPO

National Network for Manufacturing Innovation (NNMI)是為了整合產業、大學和社區學院、聯邦部會、區域和州政府等組織廣泛應用開發新製造技術，研究院協助當地製造生態系統發展，促進新興製程與技術可順利從基礎研究到落實製造

聯邦投資NNMI是促進企業和非聯邦機構共同投資先進製造，在聯邦初始投資5至7年內須自行負擔營運


美國藉製造創新研究院等機構設立帶動開放性創新的製造產業生態

資料來源：工研院IEK整理 (2014/12)


美國製造創新研究院各有其技術發展重點

資料來源：工研院IEK整理 (2015/04)

• 纖維與紡織製造創新研究院(Fiber- and Textile-Focused Innovation Institute )− 現代的材料和纖維擁有新穎的特性，輕巧、阻燃、配備感測功能

徵集中


德國工業4.0發展進程

資料來源：工研院IEK(2015/04)


戰略帶動創新的政策主軸

高科技戰略融合聯邦政府最新規劃理論

• 2006年首次提出「德國高科技戰略」，集結所有研究與創新能量；2010年聚焦為「2020高科技戰略」

• 政府選定優先研發領域• 目標導向，解決氣候/能源、健康/營

養、運輸、通訊與安全五大領域的經濟與社會挑戰問題

以高科技戰略動員與集結創新體系中各方力量

• 獎助產學研合作，鼓勵群聚/網絡與中小企業、提出菁英群聚競賽、中小企業創新、創新潛能認證等機制

改善產業創新周邊條件• 首次連結研究獎助與周邊條件，聚焦

新創企業與中小企業。擴大提供資金管道、智財保護及推動政府創新採購

高科技戰略成果定期評估與持續修訂發展

• 成立研創專家小組與產學研聯合研究會提供政策諮詢；以伴隨發展研究與影響研究作為戰略後續發展重要依據



落實戰略五大需求領域的十大未來計畫

圖中數字為政府2010-2013預定之研發投入經費，離產業端越近、政府投入越少

運輸移動運輸移動

氣候/

能源

氣候/

能源

安全通訊

健康/

營養

二氧化碳排放平衡、能源高效益與適應氣候變遷的未來城市:5.6億歐元

再生能源作為石油的替代選項:5.7億歐元

能源供應體系的智慧改造:37億歐元

擁有自主生活的高齡人口: 3.05億歐元

客製化醫療更妥善治療: 3.7億歐元

目標性的預防與營養攝取達到更健康目的:0.9億歐元

永續性的交通移動:22億歐元

更安全的身份證:0.9億歐元工業4.0:2億歐元

關鍵科技關鍵科技

德國經濟雲端應用:3億歐元


德國產官學研共朝工業4.0世代前進

政府學研產業 •共同完成技術藍圖Roadmap

•共同技術研發•共同發展相關人員職能項目

• 成立4.0平台推廣計畫• 大企業帶動中小企業參與• 製造商帶動應用市場• 參與相關研發，業界投入政府經費2-3倍之研發金額(即4-6億歐元)

聯邦教研部提供1.2億歐元、經濟能源部則有0.8億歐元經費(2013-2016)作為研究獎助金:鼓勵產學研組團隊，以提案參與競賽落實計畫。

• 聚焦技術缺口研發• 人才培育• 積極參與相關工作擔任技術諮詢

•共建有利條件•共建標準化開放參考架構• 擴建網路頻寬

• 相關法條修訂• 網路安全問題…..

以透過提案競賽方式選出產學研組成團隊之研發計畫，共同落實計畫目標



跨部會、跨技術領域與跨產業的整合計畫

核心技術

發展重點

關注焦點

智慧整合感控系統CPS(Cyber-Physical system)為網路化嵌入式系統，結合感應器、致動器與通訊網路基礎設備，具計算、通訊與控制功能。CPS導入生產製造過程為智慧整合感控生產系統(Cyber-Physical Productions-system/CPPS)

基於物聯網與服務的整合發展，在物聯網架構下，智動化生產的「數位化智慧工廠」:可垂直整合工廠及企業管理流程，並水平整合整個價值創造網絡-從訂單到交貨；實現產品及其生產系統生命周期工程整合

人為關注焦點、而非被邊緣化；強調人機協同合作，從業人員由生產過程「操作者」晉升為過程的管理者與生產決策控制者。

• 落實高科技戰略的「工業4.0」計畫為跨聯邦教育研究部、經濟能源部與內政部、跨機械製造、電子電機與資通訊產業的整合計畫

ICT帶動創新發展



今日生產系統與工業4.0之比較

Data source

Today’s factory Industry 4.0

Attributes Technologies Attributes Technologies

Component Sensor Precision Smart sensors and fault detection

Self-aware, self-predict

Degradation monitoring & remaining useful life prediction

Machine Controller Producibility & performance

Condition-based monitoring & diagnostic

Self-aware, self-predictSelf-compare

Up time with predictive health monitoring

Production system

Networked system

Productivity & OEE

Lean operations:work and waste reduction

Self-configureSelf-maintainSelf-organize

Worry-free productivity

資料來源:Lee, J., Bagheri, B., Kao, H-A.(2015) .A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems.


人 (Human Beings) 是發展的核心

1. 負責進行產品概念設計與發展

2. 決定生產供應規則與參數

4. CPS模擬與比較供應規劃的成果

3. CPS提出最適生產路徑建議

5. 選定最佳生產路徑並實施供應鏈管理

負責創意規劃、管控、決策

從智慧工廠到智能生產



CPS整合所有資訊的數位模組

• 運用5C架構概念實施CPS

Lee, J., Bagheri, B., Kao, H-A.(2015) .A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems.


工業4.0對於產業發展的影響與挑戰

• 影響– 產業競爭優勢– 建立智慧製造先行者的優勢– 就業機會的建立– 知識為基礎的高科技體系

• 挑戰– 長期的承諾與推展– 人才新技能培養與跨領域整合能力– 並非單一產業的解決方案而是大規模且跨產業的轉型– 網路應用與安全– M2M感測發展與應用– 規則架構與標準制定– 整合與模擬技術發展與應用



大綱



我國製造業相關方案與規劃


2015年

生產力4.0方案

雲端運算產業發展方案數位匯流發展方案

第四階段電子化政府計畫


台灣製造業面臨的挑戰

• 既有製造業優勢逐漸降低• 成本導向的標準化製造優勢不再，新興替代性產業尚未具規模• 附加價值待提升

• 產業西進使得在地經濟發展面臨挑戰，而產業附加價值待提升，平均薪資成長率停滯

• 中國大陸低廉成本及廣大市場的磁吸效應• 產業西進引發的經濟與政治挑戰

• 全球製造版圖面臨重新洗牌• 與中國大陸由合作逐漸轉為競爭• 全球供應鏈改變

• 資源有限與環境永續的課題，使得在製造業發展面臨取捨壓力• 生產要素資源有限(土地、人力、水電)• 製造業發展時也能做好環境保護與永續的設想，讓產業能朝低汙

染的方向發展



未來製造業發展對台灣產業之關鍵意涵

• 長期產業鏈之移動與佈局

– 產業價值鏈之移動，將跟隨著製造服務產業之落地深耕，帶動上中游零組件業者形成產業群聚與供應體系

– 人力供應將是製造服務最重要的關鍵，美國中南部可為可行之建廠地點；若短期內仍以人力供應為主要考量，墨西哥可視為短時間可行方案

• 台灣投入智慧製造的發展，有助維繫生產優勢– 技術開發與應用，提高生產之效率– 未來產業人才的培養– 現有人才的培訓

• 台商仍應積極參與全球製造業發展變革所需之供應鏈及關鍵技術– 提供台灣製造業海外佈局或是關鍵技術海外輸出

– 國際標竿與能力提升



大綱



深耕關鍵製造技術因應產業轉型


先進製造夥伴計畫國家製造創新網絡


深化產學合作並推動創新

• 邁向工業4.0，將以CPS、IoT、IoS(Internet of Service)為基礎，80%製造創新將奠基於ICT，並帶動智慧工廠、綠色生產，引致巨量資料的發展。在所需技術的發展與應用，藉產學鏈結，提高新興技術創新研發與應用的機會，並培養人才

• 以創投角度挑選有潛力的技術應用或營運模式，提供加值，透過早期參與 (Early Engagement)新創事業，形成夥伴關係，同時鏈結台灣產業鏈，形塑台灣競爭力與價值

• 持續觀察全球價值鏈之變動，藉由創新與技術的應用，發展新市場機會


培養人才以橋接斷層• 依未來產業情境與需求，人才需具備整合技術與商業能力，STEM是

重要技能• 因應趨勢之變化，將無法忽略高齡工作人才的投入與重要性• 針對任務進行人才需求的定義，以巨量資料分析人才為例

– 資料分析進階統計分析訓練、進階機器智能學習，可執行資料分析

– 資料解讀能定義關鍵問題，並具有統計知識，資料經分析後能解讀

– 支持性技術人才資料庫管理、程式與軟體設計、系統軟體開發與應用等



http://ieknet.iek.org.tw/

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董正玫資深專案經理[email protected]


工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)已累積多元化的需求探索研究能量


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