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？
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）
特徵 |
描述 |
Wi-Fi 6 |
4G |
5G |
延遲 |
收發間的資料延遲 |
20毫秒 |
30 – 50毫秒 |
1 – 10毫秒 |
可靠性/可用性 |
資料傳輸的封包遺漏率 |
99.99% |
99.99% |
99.99% |
流量 |
數據傳輸的理論最大值。 |
9.6 Gbps |
300 Mbps – 1 Gbps |
10 Gbps |
速度 |
裝置所預期的使用速度 |
1 Gbps |
20 – 50 Mbps |
最高 1 Gbps |
連接密度 |
單位連接裝置數 |
8個 |
12個 |
100個 |
耗能 |
能源功耗水準 |
中 |
高 |
中 |
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：
- 01 從商業價值探討
- 02 從技術能量探討
01 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。
圖1：透過工業4.0預期每年可減少的成本
02 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。
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。
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