工業發展至今已經歷四個階段:第一階段機械化階段(工業1.0)以蒸汽或者水利作為驅動的動力來取代人力、畜力，實現工廠機械化取代手工生產模式，逐漸發展成以工業或機械製造等為主的經濟模式。第二階段電氣化與自動化階段(工業2.0)，因內燃發動機和發電機的出現，進入由繼電器、電器自動化控制機械設備生產的時代，使的產品得以大量生產。同時也促進輪船、汽車、飛機等交通工具快速發展。第三階段電子資訊數位化階段 (工業3.0)，網路資訊的發展應用可連結全世界，精密機器的發明，使製造過程自動化控制程度大幅度提高，大幅提升工業生產效率與品質，逐漸取代部分人力及腦力的工作，使的大空技術、電腦、人工材料、基因工程等科技高度發展。第四階段智慧化階段(工業4.0)，由德國於漢諾威工業展覽中提出之概念，核心概念是利用工業物聯網及網宇實體系統，將製造業、甚至整個產業供應鏈互聯網，實現設備智慧化，透過大數據收集，經由智慧設備分析、決策、調整控制並串聯為智慧製造生產，讓供應鏈中的一切流程都變得更⸢智慧⸥，產出高品客製化產品。
工業4.0由大數據與AI分析、水平與垂直整合、雲端運算、擴增實境(AR)、工業聯網(IIoT)、積層製造/3D列印、自動化機器人、數位分身、網路安全等9大主要技術支撐，藉由技術的應用實現智慧工廠，透過收集物聯網設備上感測器資訊，分析目前製程狀態來改變當前設備管理的作業流程。技術人員可以即時監控設備效能、預測和預防停機時間、採用動態和預測性維護、利用數位分身系統，以及將設備與業務流程密切整合。但無論系統的自主性有多高，設備始終需要進行維護，運用AI和感測器數據，人員可掌握製程現場作業的現況，迅速制定決策，並在出現問題時隨即進行處理，經由穿戴式裝置和擴增實境應用協助現場人員問題排除，並且保障人員安全。智慧製造發展關鍵是人工智慧與巨量資料，資料必須高效率傳遞才能發揮作用，因此5G在其中扮演極關鍵角色，特別是超低延遲特性，才能讓各種科技應用落地發展。
在全球製造業面臨前所未有的挑戰，轉型智慧製造的過程中，要克服的最大瓶頸是整合營運技術(OT)與資訊科技(IT)，台灣製造業正面臨數位轉型的發展，如何透過5G加速智慧製造落地，並推向規模化應用，將是發展重點。本文將介紹虛擬工具機控制服務與數位雙生沉浸式互動如何應用於5G智慧製造彈性生產上。
5G如何在工業4.0中扮演關鍵角色
5G為第五代行動通訊技術（5th generation mobile networks）簡稱，根據國際電信聯盟（ITU）IMT-2020規範，5G峰值理論速率下載速度為20 Gbps，上傳速度為10 Gbps，比現有4G網路快了將近10倍，同時5G擁有低延遲（uRLLC）、高頻寬（eMBB）以及支援大規模聯網部署（mMTC）三大特性，從工業4.0角度來看，主要應用在自動化、協作型工業機器人、製程控制…等方面，讓上、中、下游業者進行更有效率的垂直整合，幫助各種智慧製造領域技術突破，甚至開創新商業模式生態鏈。
智慧製造所產生的大數據透過5G進行雲端基礎運算，如圖1所示，就能將機器自動化、網路資源最佳化等人工智慧發揮到極致，來逐步優化供應鏈中數據的採集、分析、處理、控制流程，並結5G低延遲通訊特性，加速AR導入工業精密機器，以異地同步協助維修保養或操作教育訓練，這些都能協助傳統產業升級。
圖1 5G Alliance for Connected Industries and Automation[1]
