「智慧機械帶領臺灣邁向亞洲高階製造中心」專訪行政院科技會報辦公室產業創新組王英裕主任、國研院台灣儀器科技研究中心楊燿州主任

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行政院科技會報辦公室產業創新組王英裕主任(左)、國研院台灣儀器科技研究中心楊燿州主任 (右)
 

臺灣是太平洋西半部最耀眼的科技島嶼,北部以台積電為核心的新竹科學園區尖端半導體產業;中部則以圍繞大肚山下,由企業家長期傳承經營形成的精密機械產業聚落為代表。在政府支持下,機械產業正加速轉型並已躍居兆元(新臺幣)產業,與半導體產業同為臺灣經濟發展的命脈,讓臺灣在疫情之下,仍屹立不搖迎戰全球動盪的經濟與產業變化。行政院於2016年通過「智慧機械產業推動方案」,成為帶動「精密機械」升級為「智慧機械」的重要關鍵。政府在世界邁入工業4.0的趨勢下,掌握先機推出「連結在地」、「連結未來」、「連結國際」三大智慧製造策略,透過中小企業智慧製造升級轉型推動政策,幫助中小型製造供應鏈走出傳統,導入AI應用、製程設備AI化,並建立彈性製造,快速反應客戶需求,掌握競爭之優勢,奠定相關產業迎戰國際競爭的關鍵能力,可望帶領臺灣成為「亞洲高階製造中心」。


前瞻佈局,智慧機械躍居兆元產業

蔡英文總統於2018年前往臺中市參訪「智慧製造試營運場域」成果時說明:「5+2產業中,智慧機械是進步最快、執行效率與成果最具體的產業,產值已突破兆元(新臺幣),成為臺灣的兆元產業」。推動「智慧機械產業政策」讓臺灣在2020年中美貿易戰與COVID-19疫情衝擊全球製造產業之際,能順應全球少量多樣的生產模式,符合大數據即時分析的發展趨勢,吸引臺商回流與供應商重新布局,讓具有自動化設備與機械手臂生產的臺灣,成為協助各國解決勞動力短缺的國際重要夥伴。目前臺灣智慧機械相關工廠的數量已超過數十家,傳統精密機械結合AI的高階智慧製造產業,直追美國、德國、日本的先進科技製造工業。至2017年臺灣機械產業年產值更突破一兆元(新臺幣),成為繼半導體、面板後的第3個兆元(新臺幣)產業。

行政院科技會報辦公室在智慧機械推動、協助政策與重大計畫研擬上扮演重要角色,產業創新組王英裕主任深耕政策規劃與執行,他指出臺灣的機械設備、工具機等機械產業多屬中小型企業,在生產過程與經營管理多是沿用傳統人工記錄方式,為提升精密機械產業邁向工業4.0,政府在資通訊產業的發展下,將機器人、物聯網、大數據結合傳統機械製造業,推升精密機械數位化,成為新一代的智慧製造模式。

身為國家級研究機構,國研院台灣儀器科技研究中心(簡稱國研院儀科中心)長期致力於智慧機械技術研發提升產業的應用價值。國研院儀科中心楊燿州主任指出精密機械數位化成功的重要關鍵,即是導入虛實整合系統(Cyber-Physical System, CPS),他認為CPS能拉近工廠製造端與市場需求端,協助工廠生產符合市場需求之產品。國研院儀科中心與科技部共同推動智慧機械聯網、感測器模組、機器人模組、控制器等專案計畫,希望讓機械具備感知、智慧能力,以提升智慧製造的可能性。楊主任說:「當目前所有機器智慧化,加入聯網、CPS智慧製造的概念,產生的巨量資料,將使得資安議題(個資、隱私)變得敏感也更顯重要。所以政府在智慧機械的政策,除原先的布局,去(2020)年也開始推動資安技術研發與佈建,將資安相關規範與技術引進智慧製造場域,如IT(Informational Technology)場域:電腦機房、辦公室,和OT(operational technology)設備場域:生產機具、設備的工廠,幫助臺灣中小企業在有限的資源與人力下,建立資安意識與防護解決方案」。


跨越門檻,完備智慧機械新生態系

憑藉臺灣資通訊科技能量,政府積極帶領「精密機械產業」轉型為「智慧機械製造產業」,使傳統的機械設備業者具備提供整體解決方案能力及建立差異化競爭優勢,達成「提高中小企業數位能力」及「整廠整線輸出國外」目標,完成智機產業化、產業智機化的願景,加速智慧機械生態系完備。

當全球都在加速推動產業製程設備AI化,王主任認為臺灣導入智慧化相關技術不僅是趨勢,透過AI應用,才能提升供應鏈管理效率,加速市場反應能力。為了建構智慧機械新生態,政府將協助傳統企業跨越數位升級的門檻設為首要目標,目前已輔導傳統工廠內的舊機臺升級成聯網設備,預計5年(2018~2022年)達成設備聯網9,100台。王主任說,提高中小企業的數位化能力相當重要,目前正導入智慧機上盒取代傳統人工紀錄方式,亦透過導入設備聯網、生產管理可視化與智慧化應用,提升數位化能力,讓管理者能隨時查看工廠生產動態,並即時分析與排除各種生產製程問題。多數企業因導入智慧機上盒,產量及設備狀態都能即時監控分析,進而提高產線生產效率。

國研院儀科中心楊主任分析臺灣供應鏈,從原物料到零組件、整機、銷售一條龍的作業流程,因機械業製程工序複雜,零組件的加工往往需要經過多道程序,實際生產時應採取的工序流程往往無法按標準工序執行,所以工序進度在製品資訊成為管理重點,政府因而提供客製化的輔導協助,譬如輔導傳統機械設備加裝感測器,藉由網路傳輸與即時資料分析,促進機械產業透過數位化解決問題。唯有透過智慧製造能力優化、製程設備AI化,建立智慧檢測、智慧加工之AI應用服務模組,讓機械不僅能對話,還能智慧溝通串流,更促進上游供應商與下游客戶的跨廠整合。


產學研跨域整合,成為智慧機械之都

過去臺中大肚山下的精密機械工廠被稱為家族聚落產業,近年來在政府積極推動智慧機械下,中小型製造業供應鏈走出傳統,從「精密機械產業」轉型為「智慧機械製造產業」,依序分三階段推動:(1)數位化的設備/產線資訊可視化,提高中小企業數位化能力;(2)數位優化的智慧製造能力,協助製造業智慧應用升級;(3)數位轉型新企業製造流程,打造智慧機械標竿企業。臺中是全球唯一能在同區塊生產工具機、汽機車零組件、航太衛星工業零組件,擁有AI生產線、軟體、機械手臂與系統整合的製造中心,成為臺灣迎戰國際競爭的關鍵能力,躍居智慧機械之都。

政府已協助傳統廠商升級為智慧製造業,包括補助工具機、紡織、汽車零組件等15個產業共53家中小型製造業,還有上、中、下游供應鏈約230家業者,希望透過科技部智慧機械計畫,協助國內產業升級與數位轉型,跨域整合各專業領域長才投入計畫,包含機械固力、自動化、控制、工業工程、資工等學門,加速產學研合作。

王主任表示,人才是智慧製造要持續推動,邁向成功最重要的因素,2017年開始推動「智慧製造跨校跨域教學策略聯盟」,整合國內大學校院系所的教學資源,與教育部智慧製造課程教材,針對「智慧製造跨領域課程」共同開發互聯網、感測器、大數據及運營管理等共通教材。全臺已有20所學校使用智慧製造共通教材進行學習,相關領域的學生除了學習基本機械領域知識外,更要透過產學合作到業界實習,在畢業前具備製造、資通訊技術的實作能力。王主任說:「教育部於技專院校開始推動,如科技大學透過產學合作,讓學生進入智慧機械的產業現場,學習就業市場需要的知識與技術。此外,經濟部輔導開設產業技能的課程,並透過課程認證讓產業擇才更有效率」。

楊主任也認為人才培育若能透過學界扎根,有利於提升智慧製造,更強調跨部會合作的重要性。科技部「智慧機械」計畫同時透過國研院儀科中心、國網中心、科政中心、半導體中心四個中心共同合作,以機械產業數位化、智慧化為目標,已招募30個學術界研發團隊加入,讓技術引進到產業。例如,國研院儀科中心協助學術建立感測器平臺,後續由國網中心做電路串連,研發出示範場域平臺,結合半導體中心與科政中心導入AI、物聯網、大數據等技術發展智慧機械;同時學界開發的產品直接到場域做測試,並邀請業界參與,促進研發成果產業化。楊主任說,幫助產業解決轉型的問題是政府的首要之務,「智慧機械」即是透過各專案推動,由學術的研發能量,幫助傳統工廠轉型智慧製造的場域。2021年5月科技部舉辦的學研成果展,以產學研跨領域整合、產學合作及法人加值方式,建構出技術服務平臺,不僅提升技術研發能量與產業應用鏈結,更完整勾勒出智慧機械上、中、下游技術整合脈絡。 


臺灣邁向亞洲高階製造中心

在全球工業4.0的巨大變革下,臺灣因擁有完整的機械業供應鏈、出口排名全球第四的工具機產業和資通訊產業亮眼的成果,加上自2016到2020年間政府已投入新臺幣150億元於「智慧機械產業推動方案」,持續推動雲端、AI、物聯網等創新科技,還有重要的研發與人才培育的加乘效果,臺灣的「精密機械」轉型成果得以立竿見影。

在業者與政府的努力下,2017年已成功升級新臺幣兆元的「智慧機械」產業,除了由84位專家及222家系統整合商(SI)技術服務機械組成智慧製造輔導團,兩年來走訪752家廠商免費提供諮詢診斷與技術服務,至今仍持續智慧製造輔導進程。政府更打造標竿企業促成航太、汽機車、製鞋、水五金與手工具領域共6案20家廠商加入,未來三年將促進典範轉移,帶動近百億的投資。

下一階段,在建構智慧機械產業新生態體系的目標下,持續加速精密機械產業升級,並強化國際接單能力,協助臺灣智慧機械產業切入國際供應鏈,成為全球智慧機械研發製造基地。亦持續厚植系統整合與國際銷售服務實力,不僅在智慧製造,更要成為終端應用領域全方位整體解決方案提供者,升級國內業者軟硬體設備,跨足歐、美、日、韓和東南亞等國際的智慧製造市場,推昇臺灣成為「亞洲高階製造中心」。

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