啟動數位力系列8:當製造業遇上5G

5G的時代來了,對於工業4.0將產生巨大的推波助瀾之力,但製造業該如何評估5G的應用?
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本文作者為資誠創新諮詢公司盧志浩執行董事

工業4.0會運用上的技術大多已經成熟,包括機器人的技術和3D列印、AI人工智慧和機器學習、多元的感測器和工業物聯網(IIoT)、雲端運算、虛擬和擴增實境和資料分析等;大多數企業都瞭解技術的價值,隨著 5G 技術逐漸在世界各地發展,它的高可靠度、數據連接的低延遲,使得智慧工廠建置、供應鏈鏈結和工業物聯網的願景得以實現。

現階段 5G 技術或許不能在工業 4.0潮流中,帶來立即且明顯的投資效益。但是,企業都不會忽視 5G 優異的技術革新,在未來的發展潛力。但根據調查結果顯示很少企業願意馬上投入大筆資金來建置這些技術,本文將帶您剖析企業考量的關鍵因素。

智慧製造的想像

工業4.0促使企業將生產製造的各面向數位化,工廠透過 5G 技術而轉型,將以更高程度的靈活性支援高速製造環境,搭配各式各樣感測器的設備和機器人,連接到雲端進行巨量分析的運算處理,來管理生產排程,維護供應鏈和工廠間作業的規劃,進而提供了更大的潛力。(見下表1)

資誠(PwC Taiwan)
表1:5G網路規格比較表

進一步探討5G 投資效益

5G 網路雖然高速傳輸、低延遲和更大頻寬等優點,但現階段要將 5G 運用在智慧製造上,許多企業都仍在評估,以下我們從商業價值與技術能量來進一步探討 5G:

1. 從商業價值探討

企業對 5G 的投資能否創造對等的報酬價值,成為建置的關鍵考量因素。所以導入 5G 技術可從生產評估的三個因子切入說明:

  • 投入成本:成本取決於 5G 導入的工廠規模和建置範圍;除此之外,還包含感測器、整合技術的複雜度和基礎架構,5G 的企業專網將建置許多新的設備,而這些設備目前的投資成本仍然不低。
  • 節省支出:大部分 5G 帶來的支出節省來自預期效率的提升,2018 年 PwC 資誠對各產業高階管理者進行調查,評估透過工業4.0相關技術導入,每年預期作業效率影響的期望值(圖1),而這些成本的節省,可能在投入 5G 的花費上,沒有辦法看到短期的效益產生。
  • 生產力:5G 的高速傳輸、低延遲和更大頻寬,可大大降低保養所需的停機時間,且對生產線進行更快的調度,工廠與供應鏈更優化的整合,減少零件庫存供給的延遲。
資誠(PwC Taiwan)
圖1:透過工業4.0預期每年可減少的成本

2. 從技術能量探討

根據2020 PwC 調查顯示,大多數企業尚未導入工業4.0相關技術(圖2),大多數企業以獨立內網跟實體網路來建構工廠系統,若要更有彈性達成工業4.0的水平整合,勢必需要更容易擴充的網路架構。

5G 為無線網路架構,兼具了企業專網與對外連結的優勢,但許多的企業仍然對於網路安全,以及雲端的運用,持保守與觀察的態度。尤其在 5G 的新網路環境中,如何防止駭客攻擊與資料外洩,都是企業在導入 5G 前必須規劃與了解的重點。

許多生產環境都會產生電波的干擾,或者對於干擾十分敏感,5G的無線通訊,是否在生產環境中能夠維持穩定性,相對地,會不會對精密生產造成干擾的影響,這些的跟5G的可靠性有關,需要時間與場域驗證。

在技術的迭代進展上,許多 5G 相關的規格與產品,仍在持續發展中,企業憂心會不會投入 5G 的新架構中,很快的有更新的產品與技術取代現有的投資,若過早投入,無法享受這些技術的改善所減少的投入時間與成本。

資誠(PwC Taiwan)
圖2:人工智慧、機器學習、深度學習所提升之核心能力

結論

幾乎沒有企業會質疑 5G 技術帶來重要的運營優勢。 但其涉及的成本,潛在的商業價值和全無線系統的安全性的因素,讓企業在短時間內選擇 5G 網路來建置智慧製造有其兩難。

而尋求早日採用 5G 技術的企業,應該從企業營運策略角度看待 5G 的價值,在整個公司內著重於生產效率的提升和更大的競爭優勢。 與其他任何新的技術一樣,只有在公司積累了 5G 經驗後,許多 5G 的效益才會體現出來。

Wi-Fi 6 比現行的 Wi-Fi 技術提供更快的速度與更低的延遲,且與 5G 不分軒輊; Wi-Fi 6 的技術較 5G 成熟,以既有網路廠商投入數目眾多,成本取得目前具有優勢,所以企業現階段想立即想建構智慧製造工廠,在無線網路使用上,Wi-Fi 6 是較有優勢的。若以 5G 做為立即的選擇,應該考慮與電信公司做策略合作導入執行,在技術取得與投入成本上較有優勢。而長期策略考量上,相信 5G 技術會越來越成熟,相對成本也會慢慢降低,所以在長期規劃來說,5G 絕對是未來建置的選項之一。


我把教室 FUN 大了!打造以孩子為中心的智慧校園

近年教育部致力推動國內中小學打造「智慧校園」與「智慧教室」,讓科技工具成為老師創新的助力,不但讓第一線教師更願意用活潑的互動教學取代傳統「老師講、學生聽」方式,學生也紛紛回饋「上課變好玩了!」,達到縮短數位落差、培育跨域數位人才,實現智慧國家、落實數位平權的目標。
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Photo Credit:兔包
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身處 21 世紀的我們,面對快速變遷的世界,學習新知與適應環境的方式都需要改變。由美國教育機構率先提出的「21 世紀技能」(21st Century Skills),包括創新的思考能力、獲取資訊及使用資訊科技的能力、溝通與團隊協作能力等,這些能力被認可為本世紀每個人都應該具備的基本技能。由此可知,具備資訊科技能力重要性大幅提升。

因此,越來越多的世界各國教育政策朝向結合新興科技的素養教育方向發展,台灣科技教育也不落人後,藉由前瞻基礎建設「校園數位建設推動計畫」的著力點,希望數位學習工具普及成為師生上課的好幫手,打造智慧學習環境。推動過程中發現,當校園數位基礎建設到位,不但第一線教師更願意用活潑、創新的互動教學取代傳統的「老師講、學生聽」,學生也紛紛回饋:「上課變好玩了!」

智慧教室 把學習的快樂還給孩子

根據教育部調查顯示,當學校教室的資訊基礎環境提升,教師開始將數位科技融入教學,有高達 80% 學生覺得課程變得有趣並能了解上課內容;而在課堂互動方面,約 70% 學生喜歡跟老師或同學進行互動,更覺得能夠專心上課;且有超過 60% 學生覺得使用資訊科技設備進行作業發表時有成就感。

校園數位建設推動計畫主持人政大資科系李蔡彥教授表示,全台灣有 6 萬多間教室,目前執行團隊已輔導完成近 5 萬間智慧教室的建置。「當我們剛開始到學校訪視,最常聽到老師反應的問題是網路不穩、投影看不清楚」,授課品質不佳,學生提不起興趣,即使老師想嘗試新的教學法也有困難,「這些設備對都市學生來說可能都很基本,卻不是每個偏鄉孩子都能擁有的權益。」

李蔡彥說,數位基礎建設的內容很廣泛,不同縣市、不同學校有不同的需求。「我們也希望透過這次全面性的檢視,了解各縣市學校的數位落差,再去彌補起來。」李蔡彥舉例說,有的學校不是每間教室都有投影機和 WiFi,那就要優先購買這些設備;有的學校教室顯示器材已經很不錯,又打算發展特色課程,就可以考慮採購平板、增建虛擬實境等。「現在全國有 40% 教室都已經裝了大尺寸觸控螢幕,教材呈現更多元,師生互動更活潑,孩子反應都很熱烈。」

應用數位科技 點亮教師手中的魔杖

宜蘭松羅部落學校(宜蘭縣大同國小松羅分校)全校僅有 35 名學生,許多孩子來自單親或隔代教養的家庭,數學科林政琦老師一直希望能突破教學瓶頸,提升孩子的學習動機,嘗試過各種方法都失敗。

參與「校園數位建設計畫」輔導後,採用平板搭配民間教育平台(如均一教育平台)教育雲等數位平台輔助教學,有了很大的改變。「我們上課很少用課本,但我進步很多」、「不懂的地方可以看影片複習,一直看到懂為止」、「可以跟同學討論,分享我的想法,聽不懂沒關係,不會被罵」松羅分校的孩子們說道,神情充滿自信。

「以前這些孩子遇到考試都愁眉苦臉,但現在竟然會跟我說:以後我也要當老師。」林政琦老師笑說,有了行動載具,透過影像化、遊戲化的學習資源幫學生打好基礎,能增加課堂上的操作練習時間,反覆熟練到學會為止,「當我發現孩子真的對學習產生興趣,在上課以外的時間還會自己用平板練習做題目,真的非常感動。」

連江縣立中正中小學也藉由前瞻計畫的挹注提升網路環境,將各班全面改建為智慧教室。比方說,電子講桌可以存放各年級教材,學生不用再扛一堆課本上學。而有了穩定的網路,更能發展遠距教學,例如國中部就與台北市的數位學習中心中崙高中合作視訊教學,國小部則有台大國際學伴交流等,讓偏鄉孩子有更多機會。

此外,李蔡彥教授更提到,3 年多前全台所有國中小的網路管理業務多由資訊組長或資訊老師處理,是一大負擔,現在透過專業團隊設計智慧網管,能夠快速查找、診斷、排除甚至預測網路問題,輕鬆維護學校網路暢通,降低維運成本,「這應該是全世界的創舉。」

為台灣科技教育贊聲

放眼國際,我們看到智慧校園的影響力可以走出教室,更可以走出國界。你希望透過科技,解決什麼問題,台灣的未來又會變成什麼樣呢?

隨著台灣社會的數位化高速發展,培養同時擁有運算思維及設計思維、橫跨科學及人文藝術領域技能的人才,是全民共識的 21 世紀未來人才特質,這些技能不只學校老師應該教給學生,成年人也應該持續自學,為自己的未來加值。

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