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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

343期2020年08月號

出版日期:2020/08/15

正方形 Icon 永續環境應用領域 Sustainable Environment

迎接彈性敏捷的製造新紀元

撰文/王明德

工研院機械與機電系統研究所副所長周大鑫。
工研院機械與機電系統研究所副所長周大鑫。

製造業是臺灣經濟發展的基礎,對GDP貢獻超過3成,更扮演驅動其他產業成長的動力。隨著中美貿易戰、新冠疫情的衝擊,全球供應鏈的「短鏈革命」正方興未艾,快速應變、彈性生產的智慧製造成為製造業顯學。工研院將智慧製造,納入「2030技術策略與藍圖」,助臺灣產業厚植下一世代競爭力。

德國政府在2011年啟動「工業4.0」政策,希望解決人口老化產生的勞動力不足問題,推出後其他工業大國陸續跟進,智慧化成為製造業將近十年來最重要的趨勢,臺灣向來是全球製造業重鎮,包括半導體、光電、金屬加工等產業,其技術深度與市占率都位居領先群,近年來政府與業者雖全力推動智慧化,不過因產業特色、環境不同,智慧化的速度也各有差異;工研院也陸續針對不同業種,投入智慧製造的技術研發,協助業者在新製造世代仍能維持競爭力。

工研院「2030技術策略與藍圖」中的智慧製造次領域,就是在協助中小企業將設計、生產,到售後服務等各環節的製造資訊、技藝或經驗,加以數位化,以提升製造與設備效率、勞動生產力,並縮短產品上市時間、最小化能資源的使用,讓臺灣成為國際數位製造的重要供應鏈,以及系統服務方案提供者。

因應臺灣產業特色 為智慧製造鋪路

工研院機械與機電系統研究所副所長周大鑫分析臺灣製造業的智慧化進程,他指出,半導體與光電業產值龐大、製程精細,自動化的程度非常高,智慧化的導入速度也比其他產業快;至於傳統製造業,雖各有不同程度的自動化建置,但受限於產線上機台新舊、品牌都不一樣,彼此間整合不易,因此智慧化的難度較高。對於這類型業者,工研院已開始協助業者採擷機台數據,為智慧化系統的導入做好準備。

相對於其他工業大國,我國傳統製造業者對智慧化系統抱持觀望態度者較多,但周大鑫表示,2020年的新冠疫情讓不少廠商開始啟動智慧布局,希望透過自動化系統降低產線對人力的依賴,像是近期備受關注的智慧工廠與遠端監控應用,工研院聚焦多重感知融合、及具有持續學習功能的AI邊緣裝置,打造基於邊緣運算的智慧自動化系統,做到線上即時反應與品質管理。未來還可能導入擴增實境/虛擬實境(AR/VR)等零接觸科技,讓工作人員不用到現場就可完成原有工作。

此外,疫情也讓製造業者願意放膽改變供應鏈管理機制。過去製造業者大多只選擇1、2家上游供應商,長期配合以建立合作默契,但在疫情衝擊下供應鏈出現「斷鏈」現象,迫使製造業者必須採取動態供應鏈管理,擴大手上供應廠商數量,再依廠商狀況與自身需求選擇合適者,周大鑫指出,為此臺灣製造業者更應強化區域供應鏈的自主能力,運用智慧化系統,打造企業的強韌體質。

在「2030技術策略與藍圖」中,工研院選定「製造與檢測系統智慧化」、「積層製造技術與材料」、「精密製造系統」與「智慧型農工生產運籌整合系統」4項研發主軸,作為未來10年的研發重點,而這4種技術又將側重於資訊電子與金屬機電兩大產業的應用。

迎接彈性敏捷的製造新紀元。
迎接彈性敏捷的製造新紀元。

虛實與加減整合 製造業走向智慧化

周大鑫表示,要實現智慧製造的價值,必須走向精密化機械。臺灣半導體製造技術已居全球之冠,但在製程設備領域仍有努力空間;金屬加工領域的機械與汽車產業產值龐大,未來必須往高值化方向走,工研院將透過新興技術,協助業者建置智慧化系統,例如利用AR/VR、數位分身(Digital Twin)等虛擬技術,整合製造系統的虛實兩端,打造出可視化功能。周大鑫說,這些技術在製造領域目前雖處於起步階段,但未來10年潛力可期,應用將會愈來愈廣。

工研院在製造業的另一個發展重點是「加減整合」。現在金屬加工以材質切削的減法方式為主,屬於加法方式的積層製造則多被應用於原型樣本或高價值產品,而這兩種工法的特色不同,減法製造的精度高,加法製造則可生成高複雜內通道構形。「以往這兩種工法各自運作,未來則可整合在同一產線上,以切削方式形塑外觀,以積層製造建構內部通道,讓製程更完善,」周大鑫說,現行積層製造仍有速度過慢的缺點,工研院接下來將以速度提升為主要目標,讓客製化量產不是夢。

從供應鏈管理、製造到檢測、品管,智慧製造將可協助產業打造具強韌的分散式供應鏈,以資料加值製造,以數位加值領域知識,讓臺灣成為全球產業與經濟的關鍵夥伴。

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