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工業4.0與農業4.0

 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

德國工業4.0的意義(Recommendations for Implementing the Strategic Initiative Industry 4.0)介紹如下。

1.0第一次工業革命:以蒸汽機的動力進行機械化生產系統。

2.0第二次工業革命:製造業的標準化和生產線革命。又可稱為製造過程標準化與大規模生產線的革命。

3.0 第三次工業革命:電腦與資訊化革命,電子化信息技術,計算機互聯網,自動化工業生產。

4.0  第四次工業革命:以虛擬網路與實體體系互相結合的功業創造革命。

在工業4.0的實際案例中,以台灣高盛公司帶鋸車床為典範。帶鋸車床之核心為切削用帶鋸。帶鋸在加工作業過程逐漸受損而需要更換,此更換作業以往是憑藉人為經驗。因此高盛公司先進行3.0革命。以感測器收集大量資訊,瞭解影響帶鋸更換之決定因子,例如帶鋸的材料、切割面結構、作業材料的幾何形狀、拱截面、物理性質與作業數次、時間等。由此建立數學模式,而再以此模式預測帶鋸更換時間。

高盛公司再由此進入4.0,對於客戶之帶鋸車床進行客製化服務。自客戶端各型感測器傳輸之數據,配合雲端技術,主動通知顧客更換帶鋸。高盛代表自3.04.0的智能化工業之實例。

以台灣目前之生產作物對象討論農業4.0之可行性。工業4.0是經歷四次階段:1.0機械化,2.0標準化與生產線之建立,3.0資訊與電腦使用,自動化生產與電腦互聯網,4.0為網路與實體系統結合,配合智能軟體進行服務。以此四階段評估台灣農業4.0

一、水稻

台灣水稻生產已全面機械化,而其生產流程自育種至乾燥,碾米等加工作業,也可算是達到工業2.0標準化與已經建立生產線。其中典型的生產線建立可由育苗作業之育苗為例。由育苗盤之尺寸使得插秧機行距與聯合收穫機之作業寬度都能標準化。但是3.0階段則是剛剛開始。日本已有類似之“秋彩”產品,但是在台灣水土不服。自適用之感測器,數據之取樣地點、間隔與目的,收集數據之判別真偽與整理,數據輸送,乃至智慧軟體之建立都尚未完善。因此水稻3.0尚未完備,更談不上4.0。在官方樣板宣傳中以軟體進行代工農具之調配,那只是貨流車輛之管理軟體應用,看不到創新。

二、蝴蝶蘭

蝴蝶蘭產業在2015年是由盛轉衰。以工業4.0檢討此產業,在1.0階段中只有溫室環控是機械化與使用簡易式環控。其他之作業以種苗移植與灌溉最耗人力。在介質未能全面革新之前,根本談不上機械化。因此農業1.0幾乎只有50%。在農業2.0生產線的建立過程,標準化是最大的問題,因為目前種苗品質無標準,無規格,因此2.0不存在。至於3.0更不用多談。

三、果菜

以果菜生產中最大比例的大番茄、小番茄與洋香瓜加以討論。國內適用之果菜溫室自結構開始即無標準,更談不上環控設備。而在1.0機械化中,果菜生產可以機械化之項目為整地,沿用田間生產之曳引機與中耕機。灌溉使用的滴灌管路,養液桶與驅動馬達。採收後處理有果實大小或重量分級機。由於果菜之特殊性,關鍵動作如整枝、拉蔓、去老葉等,都難以達到機械化階段,更不用談及2.0的標準化,流程化。3.04.0等級是痴人說夢。

那麼台灣農業中最能到達4.0的作物是什麼?綜合評估現有市場需求與台灣技術水準,能夠接近3.0等級之產業為蘭花種苗產業與低溫菇產業。兩者之機械化已到達成熟階段,當然組培苗移植是機械手臂無法取代。以1.0機械化之基礎,先建立2.0的規格化與標準化,再完成作業流程生產線也是不困難,因此可以進入3.0之作業系統。

對於畜產與水產養殖能否建立4.0?如同組培苗與菇類,在1.02.0都還有破綻需要補齊。要提升至3.0層級,就要從感測器研製應用,管理作業之智能建模開始進行。因此畜產與水產養殖不是可直接自3.0開始。

以工業4.0各層級以評估農業4.0之可行性,如上述討論。

<評論>

2015年下半年,台灣官方將農業4.0納入國家建設大項,其中農委會提出六項拔尖,四項築底之口號。農委會的六項拔尖,包括蝴蝶蘭、種苗、菇類、農業設施、養殖漁業、家禽(水禽)等產業。

六項拔尖排名第一為蝴蝶蘭。蝴蝶蘭此產業已是生產過剩,在此還是列為第一項。種苗與菇類種類太多,所謂4.0根本無具體對象。農業設施不是作物也不是動物或魚群,那是生產資材。六者攪合在一起,稱為農業4.0目標。這只能套句流行話“官員之意見與人民的期望相差甚遠”。

但是農委會近年來推出之口號“六項拔尖,四項築底”,“一六五0名,雲端新農民”等與國發會之“新農百萬薪” 之口號不相上下。這種耍嘴皮之工夫與中國官員越來越接近。

那麼為什麼會出現農業4.0這種突兀口號?原因很簡單,以此口號可為農委會之農**院與經濟部的工**院奠定給錢基礎,合理化瓜分研究經費。除此之外,對於那六項不倫不類的六項拔尖對象,實在無法加以解釋如何與4.0沾上邊。