雖然尚未有完善的標準或統一的共識，工業4.0(Industry 4.0)(又稱第四波工業革命)儼然已成為產業界的熱門話題。
智慧工廠、智慧生產或物聯網(IoT)等詞彙僅描繪未來工廠可能面貌，然而各界一致認同工業4.0的重要性，也認為是未來發展的關鍵。不僅是德國國內，許多國家的或企業都引頸企盼，在各種與製造有關的零組件實現智慧串聯後，產能、彈性與效能可因此大幅躍進，並進而鞏固競爭優勢。
工業4.0更是攸關德國等工業國家地位的後續發展，智慧生產概念在未來將能保留國內現有的就業機會，並幫助德國吸引產能回流。隨著生育率下滑與人口老化，現代工業社會也需要新的解決方案，未來工廠要須持續調整並改善生產流程，以因應人口結構變遷。
預計到2030年，德國製造業20%的員工將退休，其餘的80%須透過大幅提高生產力才得以因應生產需求，其他工業化國家也正面臨相同的處境。若無智慧工廠，在企業使用現有天然資源的同時，將不可能達到提升生產力的目標。
為實現工業4.0願景，企業須要克服多種中長期困境，其中包括連結網宇實體系統(Cyber-Physical System, CPS)、使用網路技術做為主要基礎建設、善用資料數據三項技術層面。
智慧串連勢在必行 催生單一通訊標準
若工業4.0普及，將可迅速改善生產及物流。然而，這項目標有賴進一步整合IT與生產製造，並排除數位與實體世界間的隔閡，機器、智慧物件、系統、服務、個別廠房、雲端都須達到零障礙的即時溝通，並依據客戶需求、可用資源、能源價格變化等，系統能自動快速調整。此外，由於未來工廠若要創造各種商機，都須透過智慧串連專業機械系統與資訊科技，因此最新的全球即時通訊標準也勢在必行。
身為Platform 4.0的活躍成員，庫卡(KUKA)積極參與於2015年3月推出的計畫，在眾所矚目的OPC UA (IEC 62541)機械工程通訊標準中增加重要的即時功能，且獲多家協會與如Bosch Rexroth、Deutsche Telekom、Festo、Trumpf、HARTING等企業的支持。此外，工業4.0一向是該公司的核心策略，因此選擇加入工業網際網路聯盟(IIC)。IIC是一個將物聯網列為主要活動領域的國際非營利組織，該公司透過IIC平台，向國際宣傳德國制訂的標準。德國聯邦政府也很重視工業4.0，並列入國家優先要務，這些新計畫都將加速建立一致的通訊標準。
建構智慧工廠 雲端框架打先鋒
現今人類已有機會大幅提高產能，然而前提是必須先在明確環境下建置全球網路，設定雲端框架(Could in a Box)。雲端框架不僅適合單一或多家工廠，也適用於公司或集團，以彈性介面連結各種生產系統，再利用雲端或大數據等資訊科技拓展規模，這正是實現智慧工廠的第一步。
企業必須整合第三方軟體、透過模組化控制架構達成最大規模彈性、支援國際認可的標準、在主流IT中創造最大互用性、完善的軟體開發資料庫、提供最大彈性的共享資料庫。
打造工業4.0願景 機器人扮推手
由於機器人是彈性最大的生產元素，可在生產過程中蒐集數據資料，再提供給IT系統，因此不論業界最終訂定何種標準，機器人必定是工業4.0要角。機器人就如同IT的左右手，這些資料經過處理後，再經由機器人回溯到生產流程內，讓製程得以不斷進步。在現有的生產流程中，現代機器人系統將能提供最大奧援。
早在1990年代，KUKA即意識到必須以主流IT為介面基礎，未來更將因應產業需求，快速連接各種系統裡的數位控制器，進而塑造雲端及潛在服務。這促使該公司研發出適用各種智慧聯網產品及解決方案的機器人，並接續提供自動化服務與資料庫解決方案。
在未來的智慧生產環境中，各種設計最終將以人為依歸，不可能單由機器人操作。機器人將扮演輔助角色，持續主動協助，讓人員工作更有效率、更加精準。
機器人還在改良與進步，以符合更高的工作需求。製造商也為此面臨多項挑戰，包括機械零件的敏感度、視覺整合(如機器人視力)、迅速辨識物體、自動導航等，同時還要考量資料與網路連接。
此外，機器人也正拓展延伸至愈來愈多樣的使用族群，在這些基礎之上，各種技術在未來幾年內，或許能更廣泛地自主合作(Autonomous Cooperation)。
打破傳統技術隔閡 機器人/人類緊密合作
過往人類與機器人合作的情況相當有限，機器人通常設置於保護區內，與人類保持一定距離，且由人類監控，然而一切很快將有改變。有了智慧工業助手之稱的LBR iiwa後，將奠定人類與機器人全新的工作關係基礎。
拜感測技術精進之賜，LBR iiwa讓人類與機器人互動更加順暢，能順應人類行為精準調整。由於自由度不再受限，也開創出全新、彈性高效能生產流程。機器人進而能適用於各處，毋須倚賴視覺系統或複雜握爪，也能插入塑膠塞、安裝柔軟零件、精準調整工作元件。納入智慧工廠後，甚至能向人類學習。透過與雲端連線，更可自動檢查、改善、記錄工作成果，並回傳各項資料，確保生產流程透明。
結合創新科技 行動機器人指日可待
然而，若單靠人機協同的工作模式，尚不足以達到彈性生產的長期目標。機器人更要結合行動應用，不再只是固定於某一位置。舉例來說，機器人可在行動平台上獨立移動，可載運貨品或處理工作元件，並能夠無分毫之差對準工作元件，改變作業流程，並從移動工作元件改為移動機器人。開發商已為此開發各種解決方案，如可移動的輕量機器人、完全自動化作業系統等，並因應電子商務蓬勃發展，打造物流與倉儲新應用。在辦公室、服務業與醫院裡使用行動機器人的未來也將指日可待。
現今的行動機器人結合現代導航軟體，毋需地面標記、電感迴圈或磁鐵，即可在廠房內移動。行動平台更能製作周遭環境地圖，並提供這項資訊給其他單位，建立一套共同移動與路線時間表，協調各個機器人的移動情況。若廠區生產環境改變，機器人也能在最短時間內適應新環境。長遠來看，員工早上進廠後便能帶著機器人進入工作現場，如上班族的工作模式一般。
透過雲端解決問題 自動化聯網不是夢
世界各地早已存在自動化生產設備多年，「機器人聯網」也早已不是空談。然而，過往這些高效彈性系統須依據客戶需求逐一調整、量身訂做。未來，若業界能定義開放通訊與資料標準，普及世界各地，生產流程將可用於工廠以外的環境，並有望建立「自動化聯網」，透過雲端解決方案充分運用完整生產資料、新式生產流程、彈性網路與響應式零組件，這也將是智慧生產解決方案的最終突破。
舉例而言，自動化學習系統可分析訂單資料與能源價格波動，確認產能運用的自由度，再考量生產時的能源用量，自動改善產品生產次序，因此自動化聯網不只是提高產能，更能善用資源，達成永續創造財富的目標。
開放網路與協作是工業4.0的核心精神，機器人將在未來工廠扮演重要角色，德國與其他工業國家將透過這些應用，在提高競爭力的同時，因應人口結構變遷，讓工業4.0不再是一時熱門的空談，影響未來的永續投資。
