如何打造燈塔工廠？工業 4.0 下的智慧製造案例
文章內容大綱
燈塔工廠的定義
燈塔工廠（Lighthouse Factory）是由世界經濟論壇（World Economic Forum）和麥肯錫（McKinsey & Company）共同推動的一個概念，旨在表彰那些活用工業 4.0 技術來改造工廠的製造企業。
這些工廠被視為行業中的標杆，它們藉由融合先進技術和創新方法，提升生產效率和產品品質外，還推動永續發展，增強整體的營運表現，在價值鏈和商業模式上展現出領導力，成為其他企業的學習典範。
「成為燈塔工廠的領導者們，具有遠見、擁抱創新和負有責任感，他們在生產網絡和製造以外的範疇採用先進技術。在優先考慮環境永續的同時，解鎖全新價值。」
燈塔工廠的核心價值
燈塔工廠有四大核心價值：先進技術整合、高效營運管理、ESG 永續發展實踐、人才培育。
1. 工業 4.0 先進技術整合
通過採用工業 4.0 的先進技術，如物聯網（IoT）、人工智慧（AI）、機器學習和數位孿生（Digital Twin），燈塔工廠優化生產流程，提升作業品質的同時，也讓管理更高效。
這些工廠的目標是將這些單點的技術應用推向大規模整合，使工廠朝向全面智慧化，在少量多樣的生產趨勢下，仍能保持高度靈活性和生產水平。
在擴展工業 4.0 技術方面，88% 的燈塔工廠企業已上軌道或超前計劃，而只有 60% 的非燈塔工廠企業正按照計畫進行，其餘則落後於計劃。
2. 高水平的運營效率，精實生產
燈塔工廠企業的領導力，不只展現在技術創新，更體現在對營運高效的追求上。他們專注於持續的流程改進，從資源配置到生產線的每一個細節，確保以最少的投入實現最大的產出，減少浪費，達到精實生產。
這些工廠強調協作和透明度，建立以數據為基礎的決策環境，使產線能迅速應對客戶要求和市場變化。在營運管理的精益求精，幫助降低成本並提高生產力。
3. ESG 永續發展實踐
燈塔工廠以永續發展而努力，為環境管理樹立標竿。承諾減少能源消耗、碳排放、對水的影響以及降低整體的資源浪費。
在進行第四次工業革命轉型的同時，工廠增加綠色措施，實現產品生態效益（Eco-efficiency），兼顧生產營運和保護生態環境的經營理念。
4. 人才培育，應對缺工
燈塔工廠重視員工的能力提升和培訓，將賦能員工作為核心策略之一。在進行工業 4.0 轉型時，同步培訓員工掌握最新技術，在工作中靈活地使用以解決問題。
員工是積極參與優化創新的重要推動者，這種賦能不僅能提升生產力和工作滿意度，還可以促進企業內的創新文化，讓員工在日常工作中發揮更大的價值，形成一個具有高度適應性和競爭力的企業生態。
「僅有 7% 的非燈塔工廠生產網絡，被認定使用先進技術，但對獲選燈塔工廠的企業而言，這個比例則達到了 20％。」
現有燈塔工廠概覽
目前，共有 153 座工廠獲選為全球燈塔工廠。
這些工廠在各自的領域中，透過不斷創新和技術應用，為全球製造業展示以技術推動營運的最佳典範。
首批全球燈塔工廠：BMW 集團汽車製造工廠
BMW 位於雷根斯堡的工廠，是首批獲選為全球燈塔工廠的製造基地之一。為應對客製化訂單帶來的生產複雜性，BMW 導入集團定製的 IoT 物聯網平台，將所有新型應用的部署時間縮短了 80%，大大降低了物流成本。BMW 在選擇數位解方時，重點放於智慧化數據分析、智慧物流、自動化和輔助系統，同時也重視員工的參與，集團的平台提供員工一個數位工箱，方便他們運用廠內資源，創造自己的整合方案。
「只要一個智慧解決方案成功實施，它可以快速擴展應用在其他生產區域和其他工廠。」
永續發展燈塔工廠：施耐德電機設備工廠
施耐德電機（Schneider Electric）位於印度海德拉巴的工廠，是 2023 年新增的永續發展燈塔工廠之一。這個工廠專門生產關鍵電機設備，它導入了雲端技術和 IoT 物聯網設備，讓管理系統與車間操作相互連接，獲取即時數據，也搭配結合 AI 人工智慧的預測分析，達到智慧化決策。這座永續發展燈塔工廠在能源消耗減少 59%，二氧化碳排放量降低 61%，用水量減少 57%，也改善了 64% 的廢棄物處理。
「我們的海德拉巴工廠是一個強而有力的案例，說明企業為何應該大規模且迅速地投資工業 4.0 技術，這不僅是為了實現永續發展，還能帶來營運效率的提升。」
E2E 燈塔工廠：海爾洗衣機互聯網工廠
海爾在青島的洗衣機互聯網工廠，共部署了 136 個工業 4.0 科技應用案例，利用了包括 5.5G、先進演算法、工業物聯網和數位攣生等技術。海爾的物料智慧調度系統，能即時追蹤廠內物料車在倉儲和配送過程中的移動路徑，確保物料能夠以最快的速度、最短的路徑配送到工作站，這比起傳統模式，效率上提升了 50%。整體工廠在材料短缺導致的停機時間下降了 80%、勞動生產率提高了33%，在產品成本上優化了 32%。
燈塔工廠的工業 4.0 創新技術
燈塔工廠們活用的工業 4.0 的技術，幫助他們在生產效能和管理營運上，達到全新的表現提升。
AI 人工智慧和機器學習
AI 人工智慧和機器學習透過分析龐大的生產數據，幫助工廠進行預測性維護、品質管理和生產優化。機器學習演算法能解析設備的歷史數據，預測機器故障時間，讓工廠能夠提前安排維護，避免生產中斷。此外，AI 也能運用圖像和影像識別技術，快速檢測生產中的瑕疵，提升品質管理的效率與準確度。
IoT 物聯網和智慧感測器
IoT 物聯網和智慧感測器在智慧工廠中，由網絡串連起各式生產資訊，工廠內的設備、工序和產品的運行狀態、人員操作行為等生產進度，都能被即時掌握，並將數據即時傳輸至中央戰情室進行分析。幫助大幅提高生產透明度和可控性，讓工廠管理者能夠迅速掌握生產狀況，預測並解決潛在問題，使工廠管理更為精細。
機器人和自動化設備
自動化設備包括機器人、數控機床、自動化輸送系統和自動化倉儲系統等等，能夠執行重複性高、準確度要求嚴格的任務。自動化設備幫助智慧工廠將人力，安排於其他更需人類靈活性的工作上，也降低這些單調作業裡的人為錯誤風險，提升生產速度和一致性。例如，協作機器人（Cobots）能與作業員一同工作，完成一些繁重或危險的任務，讓生產過程更加高效且安全。
數據分析和數位孿生（Digital Twin）
數字孿生技術和數據分析的整合，使燈塔工廠能夠從大量生產數據中挖掘有價值的訊息。透過各式生產設備、感測器和其他多樣物聯網傳遞而來的龐大數據，工廠管理者有完整的數據基礎來進行分析，從而做出更精確的決策。而數位孿生（Digital Twin）即建立在這地基之上，將實體工廠的所有元素，以數位形式在虛擬環境中複製，實現虛實整合，讓管理者能在虛擬空間中模擬、分析和優化生產流程，在不影響實際生產的情況下進行創新測試，提前預測並解決潛在問題。
燈塔工廠的案例
EMS 電子製造工廠
EMS 電子製造工廠的生產趨向少量多樣，面對換線頻率高的生產模式，意味著必須具備極高的靈活性，確保出貨穩定，這種需求導致了對工業 4.0 技術的強烈依賴，以確保快速應對市場需求，維持競爭優勢。許多電子製造商已走出成功的轉型路徑，活用 IoT 物聯網、AI 人工智慧技術等等，和廠內 MES 系統串接，實現實時數據搜集和高效生產管理，在快速變動的市場中，仍保有敏捷的應變力。
EV 電動車製造工廠
汽車工廠在全球燈塔工廠名單中的比例相對較小，約佔總數的 10%，這反映了汽車製造業在數位轉型過程中的挑戰。汽車製造的產業鏈長、規模龐大且技術要求高，對產品和生產工藝要求高度可靠性和一致性，採用新技術時通常更加謹慎，以確保生產穩定和產品品質。目前獲選為燈塔工廠的汽車製造商，突破種種創新壓力，為相對已發展成熟的汽車產線，再次提高了生產的靈活度和效率。
成為燈塔工廠的第一步：擁有數據主權
燈塔工廠以技術創新為核心，正在引領全球製造業的變革與升級。透過工業 4.0 技術的深度整合，這些工廠顯著提升了生產效率和產品品質。成為燈塔工廠的首要步驟是擁有數據主權，確保數據的所有權、完整性和安全性，以便在各系統之間無縫串聯並有效利用。以「數據驅動決策」為核心，燈塔工廠能夠通過即時分析大量生產數據，優化生產流程，迅速識別產線上的瓶頸與異常，並精準調整資源配置，從而減少浪費並縮短交付時間。這種精確、敏捷的決策方式，使燈塔工廠在競爭激烈的市場中始終保持領先地位。
