面臨工業5.0「以人為本」，結合AI多工協作機器人問世，企業導入智慧製造的關注重點，也開始轉向於提升員工生產力、優化設備運作效率與打造智慧化與彈性流程。5G行動通訊技術，也可望透過台灣資通訊業者以本身工廠作為試煉場域，積極開發相關解決方案。

尤其是經歷2018年中美貿易、科技戰供應鏈重組變局，以及CVID-19疫情過後的長短料效應等瓶頸，驅動各行各業數位化需求；加上近期全球通膨效應與淨零排放願景，帶動成本上升、市場需求疲弱不振，以及勞工短缺，都讓經營者更加重視企業數位轉型的議題。

到了工業5.0（智慧數位個人化）階段，更強調人與機器的緊密協作，將人的專業知識創造力及創新能力融入製造流程，以實現高度靈活性、定制化及可持續發展。包括人員管理、機器設備、流程的智慧化與聯網化，提升員工生產力、優化機器設備運作效率，原本的製造系統要求更具彈性及智慧化，且要快速因應上下游供應鏈夥伴的異動。

未來製造業者在廠房的產線與設備配置上，還須更具有機動調整彈性，才能快速切換產線，應對急劇變化的市場需求，如何實現遠端管理或異地協作，成為營運重要考量。若能透過更高效能的無線通訊來傳輸資料，免除傳統固定式纜線的限制，除了可釋放空間，讓製造場域內運行的各種智能裝置及設備配置更有彈性，甚至能隨時移動、更換位置。

圖一 : 未來製造業者在廠房的產線與設備配置上，還須更具有機動調整彈性，才能快速切換產線，應對急劇變化的市場需求。（source：Siemens）

無線通訊成主流5G滿足智慧彈性

當前製造領域中的機台設備的連接主要有兩種方式：乙太網路相關的有線通訊技術，以及無線通訊技術如藍牙或Wi-Fi等。其中有線傳輸的優勢為傳輸高速、安全性高及低成本，向來是工業自動化的首選傳輸方式。

但在嚴苛的工業製造環境中，高溫、粉塵、火花、金屬碎屑等都會影響線路的建置，相較於無線傳輸，需要更妥善的事前規劃和前期工程時間，在佈線後不僅會占據部分的廠區空間，還需要定期維護，且線路也不便輕易地變動。

反觀無線傳輸，對於工廠的配置而言更具有彈性優勢，解除固定線路帶來的限制，讓機台或須傳輸資料的裝置，都能夠隨產線轉換而彈性調整，或是根據不同任務進行移動，無線通訊技術的導入比重越來越高。目前常見的無線通訊技術，從大頻寬傳輸角度來看，短距離情況下，可使用藍牙；室內則以Wi-Fi系列為主，戶外或移動性頻繁情境，則以LTE較為適合。

其中以Wi-Fi最常被拿來與5G比較，優點在於：（1）硬體成本低、（2）部署容易、（3）運行於非授權頻段，不須執照即可使用、（4）供應商選澤較多。反之，5G優點在於：（1）具有較嚴謹的QoS規範，涵蓋比Wi-Fi更多的應用情境；（2）覆蓋範圍廣且支援移動性；（3）5G NR-U版本也可運行於非授權頻段；（4）可提供端到端的安全防護。

就實際應用而言，Wi-Fi與5G在工廠場域將視情境而定，在Wi-Fi演進至Wi-Fi 7之後，不僅傳輸頻寬大幅提升，也可運行於6GHz頻寬，相對干擾可大幅降低。且在Rel-16、Rel-17底定後，可預見相關晶片、模組和產品也將陸續出現。除了原本大頻寬的技術特性外，低功耗廣覆蓋、低時延高可靠度的技術特性也可望實現。

5G無線通訊則具有超高頻寬與高速（eMBB）、超高可靠度與低延遲（uRLCC），以及大規模、低功耗連結通訊（mMTC）等3大特性，比起現行的4G通訊更具優勢，實現真正的萬物即時互連目標，開發相關應用並提升網路安全性，讓工廠運作可突破傳統資通訊技術的限制。可同時涵蓋大頻寬傳輸與低功耗等2種情境。

若以此3大特性與智慧製造應用情境相對應，結合大量數據即時分析與邊緣運算為例，倘若工廠裡有大量機台，必須要由影像進行瑕疵檢測，產線又須不斷運行。此應用除了對頻寬需求高、連網設備數量多，同時對於網路傳輸延遲要求嚴苛。

又如目前工廠內常見的協作機器人AMR/AGV等應用，與5G低時延特性較為相關，須能即時反應產線或工廠現場情況，若必須採用影像為辨識資料來源之一，對頻寬需求也將隨之上升。導入設備監控與即時故障通報的應用。當有大量機台須彼此協作時，設備預測/預防性維護除了應用到5G廣連結特性，已掌握設備運行狀況外，一旦故障就必須在極短時延內，通過網路傳訊到其他機台，以做出對應處置，。

整體而言，5G在智慧製造扮演通訊基礎的角色，可與其他通訊技術在工廠並存；又有大頻寬、廣連結、低時延等技術特性，更凸顯出5G與工業用有線乙太網路、Wi-Fi、藍牙、Zigibee等差異，具備較為完善的網路管理設計、資通安全設計，可被納入智慧製造基礎建設考量。

若以現今業界導入5G智慧製造現況而言，常見應用於AOI（Automatic Optical Inspection）、AMR、AR/VR，基本上會先從大頻寬應用先行，再搭配5G較為穩定與低時延特性。在有關工業物聯網、超低時延、低耗電等規格相關的Re-16、Re-17標準底定後，軟硬體解決方案、智慧製造應用案例也將陸續出爐。

圖二 : 若以現今業界導入5G智慧製造現況而言，在有關工業物聯網、超低時延、低耗電等規格相關的Re-16、Re-17標準底定後，軟硬體解決方案、智慧製造應用案例也將陸續出爐。（source：工研院）

人、物、流程

依工研院認為，目前企業導入5G智慧製造的關注重點，約略歸類三方面。首先是與「人」，著眼於提升員工生產力。例如教育訓練與工作指引，可透過運用企業累積的知識庫，讓新進員工快速上手，熟悉作業流程，同時解決資深員工傳承的問題；包含工廠現場的員工安全以及環境要求，也可透過物聯網與感測器以提升工安；進而運用5G AIoT，達成人機協作。

其次是與「物」相關，重點在於優化設備運作效率，例如整合感測器、物聯網與5G即時掌握工廠設備狀況，讓管理者可進行遠端監控；同時將收集到的設備數據透過機器學習建立模型，預測設備狀況以進行預防維修或保養，避免設備突然當機釀成更大損失。並透過5G與AR/VR，真實呈現現場並共享給位於遠端的供應商或客戶，進行異地協同運作。

最後一項智慧製造應用的導入重點為「流程」，強調賦予智慧化及提升彈性。這部分主要是運用分布在工廠現場綿密的感測器與物聯網收集數據後，將這些數據轉化為有用的資訊，除展現於戰情室供管理者掌握生產狀況外，這些資訊也將與企業IT系統串接，讓產銷資訊無縫整合，提升企業運作智慧化與彈性。

工研院攜5G資通訊業者 實現ESG永續智造

再加上勞工短缺，受過訓練的勞工難尋、經驗傳承不易，都是勞工短缺衍生而來的問題。迫在眉睫的歐盟碳關稅（CBAM）及台灣碳費制度，使得製造體系首當其衝，該如何運用通訊物聯網及人工智慧技術，進行碳盤查與碳排管理將至為重要。

如今5G智慧製造仍被台灣資通訊業者視為轉型的重要方向，吸引許多不同背景的業者爭相投入開發解決方案。首先第一大類是本身擁有製造場域的綜合ICT、網通及工業電腦業者；第二大類是以系統整合方案為強項的資訊服務、電信業者。

其中台灣資訊電子業，包括下游系統組裝的資通訊產業，以及上游零組件如半導體業、光電業、電子零組件業等，在4G之前的時代以代工見長，承接來自國際大廠的終端硬體、電信設備、通訊零組件的訂單。

跨入5G後受惠於開放式網路結構興起，台廠得以跨入發展5G專網解決方案，智慧製造更是其中關鍵領域。加上此類型業者多半自有工廠，讓許多廠商先將所開發的智慧製造解決方案導入自家工廠試煉，不僅有助於提升本身營運，更希望開創新產品線，一改過去單純硬體代工角色，切入發展5G解決方案。

除可帶動資通訊產業開闢新市場，同時也能帶動其他產業邁出轉型的第一步。再結合AI、IoT、大數據與雲端運算等技術，可望實現如邊緣運算、產線影像監控、AMR、AR/VR遠端協作、設備預防維護等智慧製造應用。

然而，若是單純從技術角度切入智慧製造，恐無法完全解決資訊電子業以外的需求方問題。第二類業者如資訊服務與電信業者，即可彌補第一類弱項，特別是資訊服務業者，原本即可可能提供所需ERP、CRM、MES等資訊系統，熟悉特定產業的企業運作流程，導入智慧製造方案將具相對優勢。

為客戶明顯帶來效益，是因此建立標準工法，導入自動化參數比對；並即時掌握現場生產資訊，提升稼動率。從而蒐集生產流程各項數據，彙整至戰情看板而提高決策速度、降低人為錯誤，有效預估產能與成本，提高報價競爭力。

值得一提的是，在全球淨零碳排趨勢下，根據IEEE相關研究顯示在5G專網耗能比例中，以基站耗電量最多占50~60%，工研院與和碩在2022年便率先發表5G O-RAN端到端節能控制系統，在台灣首套符合5G O-RAN系統架構的智慧基站網管系統基礎上，提供專網部署最佳軟體解決方案，可針對不同智慧工廠、智慧醫院、智慧倉儲物流、港口等5G垂直應用領域快速擴充，有效率管理專網生態系。

圖三 : 工研院「5G O-RAN專網節能管理系統技術」協助業者快速布建專網，投入智慧工廠、智慧醫院、無人機、智慧倉儲等利基應用（source：工研院）

此由工研院自主研發台灣首套「5G O-RAN專網節能管理系統技術」，由基地台網路潮汐節能控制切入，以達最大的節能效益，具有3高特色：第一、高佈建效率：提供一站式管理系統，可一鍵模擬布建管理基地台、專網；第二、高節能效益：配合網路流量監控及流量重新導向技術，智慧化分配讓閒置基站休息提升能源管理；第三、高彈性應用：智慧模組化就像App可套用不同專網應用，不論是工廠、醫院、交通、救災等需求，都可快速滿足，

透過定期監控基站網路及終端裝置（如智慧工廠機台）的流量使用狀況，以智慧節能演算法配合網路流量監控及流量重新導向技術，在離峰時段不降低服務品質下，讓更多的基站休眠，減少耗電及營運管理成本，實測結果最高可節省50%能耗。現已協助至少8家廠商，如：和碩、明泰、仁寶等大廠導入專網解決方案升級轉型，同時鏈結產官學研，培育電信人才軟實力，期望推動台灣產業軟硬兼施邁向國際。