當智慧工廠遇到5G怎麼做? 是德商威騰斯坦自動化應用賽暨系列活動的首場論壇主題，主持這場線上論壇的北科大機電學院李春穎院長在破題時點出：台灣少子化的浪潮正侵襲校園，接著也會衝擊到業界，因為學校是未來勞動力養成基地，到時候工廠可能也將面臨找不到人的問題；另一方面，氣候異常、缺電與能源問題造成的經營問題，挑戰也極為嚴酷，這些都是晚近困擾業界的課題，這也使得討論智慧工廠結合5G的因應作法，變得切題且必要。
德商威騰斯坦總經理魏誠志認為：工業4.0 = 智慧工廠 + 智慧生產 + 智慧物流。他心中的工業4.0是以「智慧製造」為進化重點，發展具備適應性、資源效率、人機協同工程的智慧型工廠，加上善用工業物聯網 (IIOT) 產出資訊資料庫與大數據分析分享管理，是一個創新又有智慧意識性的產業經濟，得以創造產品服務化與客製化的供應能力，構建出貫穿企業和供應鏈夥伴流程的生產快速、產品多樣化，讓企業降低製造成本、提升競爭力。
魏誠志接著補充說，像這樣工業4.0利用物聯網、感測技術彼此相連結，讓機械與人、機械與機械間可以相互溝通，將傳統生產方式轉為智慧性的高度客製化和服務化的商業模式，透過「智慧製造」再進化，改變傳統製造思維，緊密整合物聯網、數位化工廠、雲端服務、通訊等技術，快速製造少量多項的產品，以回應快速變化與多方需求的市場。
不過，魏誠志強調，工業4.0的目標並不在創造新穎的製造技術，更重要的是要設法實踐並整合現有的製造資源、銷售流程、大數據，建立能夠快速反應市場需求、精準生產、減少成本浪費、跨域合作的能耐與思維。例如: 除製造智慧化，過程中通過網際網路、物聯網、物流網，整合物流資源…電腦也可記錄各種數據，成為重要的資訊資料庫，藉由大數據分析優化製造與服務流程，幫助企業創造巨大的競爭力。
順著魏誠志的話題，李春穎提問德商威騰斯坦由傳統製造業起家到目前擁有智慧工廠，在組織能力建立與轉型作法上是借助外力或內聘達成。魏誠志說，該公司採取的是兼容並包的作法，他們購併外部公司，補足集團缺少的核心能力；同時也聘用不少新進同仁，這使得威騰斯坦在德國不但身為工業4.0的發起公司；同時擔任智慧工廠（Smart Factory）分組發言人。
魏誠志說，威騰斯坦秉持德國倡議的工業4.0精隨，結合機械製造、電子電機和資通訊（ICT）等3大產業構成的智慧製造，同時透過對人在工業4.0的角色解析 ，例如: 接收實際和全面的信息、個人對信息的格式化和解釋、持續採集機器、生產流程數據、不斷優化流程，以做到在正確的時間、地點為作業人員提供決策所需的個別資訊以持續提高生產力與靈活性。
國內外雖然很多工廠已有機械自動化設備，但離工業4.0仍有一段差距。魏誠志略有所感的說，原因在於工業4.0的重點是強調人與機械、機械與機械間的溝通和智慧結合，目的在創造智慧化的生產流程，並非只是用機械取代部分勞力。假如沒辦法做到經由機械設備進化輔助而讓生產流程變得更靈活、快速、有彈性、並收集相關資訊，形成有用的資訊流以做為決策的根本，那就沒有；也不是工業4.0所產生的價值。
魏誠志解釋，因為對人的角色定位清晰，這幾年威騰斯坦不斷開發出生產符合工業 4.0的應用與生產的智能/智慧產品，例如已經把傳感器整合到減速機內部，透過IO–Link 的傳輸，可以實時取得減速機的運作數據（例如: 使用時間、溫度、震動、位置、 加速度、方向角度）、也可以靈活設定數據上下限，以提早發現異常、及時回覆監控產品壽命，以降低機台停機風險、運作過程產生的大數據分析紀錄、不必再透過複雜的裝置才能得知訊息，只要利用手機，藉由藍芽通訊馬上得知快速、簡單、清楚的相關數據與資訊。
魏誠志自信的說，我們也開發智慧軟體協助設計用最短的時間最準確方式挑到最合適產品，減少不必要的選型錯誤，增加工作效率的聰明服務。每項產品都有QR code，能最快速連結和得到產品資訊，不需要透過紙本或尋求業務員，大幅縮短資訊尋找的時間。
中興大學機械系劉建宏教授擅長工具機、光機電系統整合、精密量測、精密儀器設計，他回應魏誠志的看法，認為目前台灣絕大多數工廠，的確稱不上智慧工廠，但也有不少指標性廠商已具備條件，所以他特別提出當智慧工廠要導入5G以前要注意的事項。
劉建宏認為，5G可以讓製造設備從單機智慧化變成整廠智慧化。目前5G在製造業主要的應用機會有三：首先是高流量特性，5G可以協助人機介面、企業連接、遠端維護、供應鏈整合。其次5G可以低延遲網路反應速度。有利提供模組化設備、行動機器人、廠域安全、工廠自動化場域。最後，5G可以廣泛連結大量設備的網路環境，用在生產優化、流程自動化、預防性維護、感測器網路等。
劉建宏以他擅長的工具機產業為例，提供智慧工廠的工具機生產設備與製造商思考。他認為廠商要先瞭解關鍵零組件的相關感測器是不是已經有標配產品？劉建宏認為，關鍵零組件的智慧化關鍵技術，先要有內藏感測器的關鍵零組件標配產品。
劉建宏發現，現階段最大的問題在於要整合到關鍵零組件中的感測器各家規格不一，通常靠外掛方式上到系統。使得整座智慧化工廠必須在面對不同規格感測器的情況下，思考建構連結大量設備的網路環境與感測器網路。
劉建宏說，外掛式感測器常因為各家廠牌不一，造成整機廠最後整合不易，另外整機廠是否建構具有單機AI邊緣計算系統為標準配備，整合這些智慧化功能，然後最後才能使用5G技術進行整廠的智慧化，用於遠端監控與設備預警、預防性維護與保養、穩定加工品質、生產優化與預測與流程自動化等功能目標上。
既然外掛式感測器有礙整合，劉建宏因而為工具機相關產業，提出內藏感測器的關鍵零組件的標配產品建議。例如: 主軸廠必須要有內藏主軸熱伸長與振動量測、螺桿線軌廠要有內藏的振動感測與螺桿熱伸長感測器、主軸馬達廠要有內藏振動感測器以及刀具刀把製造廠要有刀具磨耗振動感測器等等。劉建宏認為各關鍵零組件設計整合感測器的標準化，有助於最終感測資訊流的整合技術與發展，這些是智慧工廠碰到5G，導入5G前的當務之急。
5G通訊有高寬頻(eMBB)、低延遲(uRLLC)、大連結(mMTC)以及高可靠性等優勢，使得應用5G技術於智慧工廠的研究正如火如荼的展開。長期主持科技部計畫的陳金聖教授，同時也是北科大機電學院副院長，在這次論壇中從他擅長的系統控制與診斷、機器視覺、即時系統設計、嵌入式系統應用、機電整合切入，分享正在開發中的5G異質物聯雲霧的虛實整合人機協作與診斷養護系統。因應工業智慧物聯網安全上的需求 ，陳金聖在這個專案計畫中，也提出強化5G資安的重要性與技術。
當智慧工廠遇到5G時，陳金聖留意到有4個主要發展方向。首先要開發5G人機協作的AI移動機器人。5G技術對人機協作機器人系統的影響巨大，因為具備可靠、低時延通訊，可以達成移動式機器人的自主移動控制、 即時遠程操作，讓機器人可與工廠中的各個機器進行M2M通訊。
其次，結合5G用在邊緣運算模組的通訊、運算與資安技術。陳金聖說，要建構智慧工廠規格的安全高效異質霧運算與傳輸平台，可以透過多接取邊緣運算裝置整合通訊（MEC）、運算與資安技術，以NFV (network functions virtualization)技術實現MEC與裝置間的通訊傳輸，完成智慧物聯網(AIoT)感測訊號的收集與處理、廠區視訊的編碼與傳輸以及與VR/AR/MR裝置的整合協作。
第三要研發5G物聯通訊的智慧穿戴式混合實境互動關鍵技術。陳金聖說，發展廠區人員可配戴式的自然人機互動操作介面與發展平台以整合擴增實境技術，可以提供使用者（人）與智慧工廠實體機台設備（機）友善與便利的互動操控，同時可以將雲端大數據分析模組（雲）所提供的虛擬資訊視覺化，便能以無縫結合網宇及實體世界。
最後，陳金聖強調開發結合5G與感測器融合的診斷養護系統的重要性。陳金聖說，藉此直接量測設備的內部動態行為，配合數位訊號處理技術、人工智能演算等，可以達成即時故障診斷，或透過雲端大數據分析達成預診養護。陳金聖說，以上將在北科大智慧工廠中建立5G與Wifi 6/ 6E實驗場域進行驗證，執行過程並將技術推廣給需要的國內廠商。
德商威騰斯坦自動化傳動系列論壇，由北科大、雲科大、高科大共同主辦，台師大、台科大、勤益科大、中正大學與中山大學聯合協辦，首場論壇於9/12在北科大攝影棚以線上直播方式舉行。該場論壇由北科大機電學院李春穎院長主持，與談嘉賓有威騰斯坦魏誠志總經理、北科大機電學院副院長陳金聖教授、中興大學機械系劉建宏教授等，更多主持人與嘉賓間的精彩問答與對話，有興趣的讀者可上網觀看全場論壇。
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