工業技術研究院

落實智慧製造的前提就是生產線資料的完整收集、分析與應用。工研院和臺灣電路板協會（TPCA）合作推動的「臺灣PCB設備通訊協定」，不僅是印刷電路板（Printed Circuit Board；PCB）產業的全球首例，更是臺灣PCB產業邁向智慧製造的關鍵第一步。

工研院機械與機電系統研究所所長胡竹生表示：「臺灣PCB產業的產值接近6,000億元，目標於2020年達破兆規模，意味著PCB產業上下游供應鏈相當完整。然而，面臨少量多樣的產品發展趨勢，供應鏈機動性也要愈來愈高，這必須依賴設備和軟體的進化才能達成，臺灣PCB設備通訊協定就是把智慧加入設備，利用軟體來提升供應鏈的行動力。」

無論是生產排程或解決製程問題，或是設備人員預先診斷機台的潛在問題、管理人員掌握即時生產狀態及下達指令、客戶得知下單後產品在哪裡生產及何時出貨，要同時滿足這麼多不同的需求，全都仰賴生產現場資料的完整取得，唯有透過一致化的通訊協定，才能有效運用設備的資訊，提升生產自動化水準及產能。

借鏡半導體產業經驗　導入SECS／GEM標準

台積電近幾年在製造能力快速提升，產業領導地位無可撼動。事實上，臺灣半導體產業在智慧製造起步很早，工研院在此累積了豐富經驗，這也成為順利推動臺灣PCB設備通訊協定的動力之一，半導體產業設備使用的SECS／GEM正是臺灣PCB設備通訊標準的基礎。

工研院機械所智慧系統技術組嵌入式控制系統部經理范逸之表示：「從目前的自動化生產到未來的智慧製造，共同的目標都是提升產能和良率。」但生產線上有各式各樣的設備，設備上執行著各種操作環境及參數，唯有取得所有生產參數及狀態，並讓設備之間的資料能順利進行通訊，才有可能完成後端的控制、優化和預測工作。

當初，半導體產業所面臨的挑戰和PCB產業非常相似，製程長、設備多，底層的製造系統無法鏈結上層系統如企業資源規劃、供應鏈管理、產品生命週期管理等。針對資料處理架構和工廠自動化介面訂定的SECS／GEM標準，讓底層設備能相互通訊，上層系統可取用底層設備資料，以進行更有效、更有利於生產製程的調配。

以台積電為例，幾乎所有廠的所有設備都具備SECS／GEM，資料全部回到主控中心，指令也能從上層系統下達至底層機台。也正因為如此，半導體製程愈來愈彈性化，甚至可以在一個製程裡同時執行不同客戶的工作。

此外，人員或機台生產力都有大幅提升，也能及早察覺品質管控的變異，並由上層系統下達指令給底層系統更改製程或配方，還能透過預兆診斷來掌控機台的健康狀態，並可讓客戶即時得知產品的製造階段與狀況。

以標準確保整合性　用戶及設備廠商皆受益

據統計，臺灣PCB產業有42%未做到單站自動化，近58%在局部或全部站別做到單站自動化，而沒有做到全線自動化；同時，有高達95%廠商自認不具備智慧自動化生產的能力，相對地，亦有高達73.7%旳廠商希望導入智慧自動化生產模式。
范逸之指出，PCB設備通訊協定是參考SEMI的五種規範，再依據PCB產業需求做小幅度修改。為了加速標準的推動，PCB產業規劃使用的SECS／GEM在底層介面協議和上層資料通訊亦已進行簡化，協助設備商和終端使用廠商能在既有設備或生產線的應用，確保能以一致化的方式進行資料交換。

對於終端用戶廠商而言，PCB製程長、設備多，任何一個環節出問題就很麻煩，所以必須完整取得資料，進行應用和分析。只要採用一致化的通訊協定，未來擴增產線，就不用擔心對既有產線、設備或製程造成影響，只須要求新設備遵循相同協定即可。
對設備廠而言，過去由於沒有制式化通訊協定，每部設備採用的通訊協定不盡相同，導致終端用戶廠商難以進行整合，相對地，設備廠為了滿足不同客戶的需求，也必須花費更多心力支援多組通訊協定。未來只需要遵循單一協定，就能將資料上傳至控制系統，即時得知每部機台的狀態。

由於初步標準已經出爐，接下來，臺灣電路板協會、工研院、金屬工業研究發展中心除了持續合作，亦與SEMI協會、資策會和學術單位共同攜手，期望達成技術擴散化、人才多元化、應用市場化和標準國際化，像是結合政府計畫建立示範場域，以及將標準送入SEMI並成立工作小組進行討論。

PCB產業設備通訊協定的推動，最立即可見的效益就是引領PCB產業邁向智慧製造，帶來即時反應、錯誤防呆、確保製程、提升機台利用率、易於延伸、降低整體成本等效益。終極目標則是符合未來全球智慧製造的趨勢，讓臺灣重要的PCB產業不落人後，持續提升產業競爭力。