蒐集現場資訊　讓製造更有智慧

清華大學工業工程學系教授　簡禎富

從2000年以後，原物料價格飛漲，甚至有上漲數十倍的現象，如原油從每桶16.7美元飛漲到76.82美元；黃金從每盎司256美元上漲到1,361.11美元；銅價更從每公噸1,38.5美元漲到8,405美元，反觀電子產品的價格非但未跟著上揚，即使產品的性能大幅提升，新產品的初上市價格卻比舊產品還低，顯然與原物料價格的上漲趨勢顯然背道而馳。

清華大學工業工程學系教授簡禎富指出，因為電子產品的定價已經不是由成本來決定，而是由市場供需來決定，換言之，吸納原物料上漲所造成的成本負擔，已是生產者無可避免的宿命。

簡禎富指出，1公分大小的積體電路在2005年就已可放入10億個電晶體，計算速度比80年代要快上1萬倍，積體電路內含的電晶體數量未來的成長速度，勢必會超過摩爾定律的速度，不只是技術上效能加倍，同時也造成成本快速下降。

但另一方面，由於半導體元件對系統其他零組件的替代性越來越高，也造成產業價值鏈的定位與典範移轉，簡禎富認為，在這樣的基礎上，半導體產業一定能從自動化轉變成智慧化，產業才能持續發展。

其實從半導體市場的發展歷程，也可看出智慧工廠的發展需求。簡禎富指出，以前半導體的主要使用者就是業者自己，所以一開始都是技術導向，但自從電腦出現以後，電子產品的應用領域一路延伸，目前包括汽車、手機等裝置，都大量使用半導體技術，因此1986年以前是由IDM/ASIC來主導半導體供應鏈，但是2000年以後，就出現晶圓代工產業，一方面是因為有了適當的工具及技術，但另一方面也跟消費者的需求有關。

因為半導體產業面對消費市場的需求，製造競爭力更需要持續維持，甚至需要全新的驅動力，如產品愈來愈小(40或28奈米)，面板愈做愈大，如果成本沒有相對做好控制，問題就會變得很嚴重。

因此，面對微利時代的挑戰，簡禎富指出，前端的IC設計、晶片製造的生命週期大概只有1~3個月，後端的封裝？裝配及測試，生命週期更只有2~3週，但產品生命週期愈來愈短，業者顯然需要不一樣的決策方式，才能有效反應市場需求。

「產業的競爭愈來愈激烈，不能只靠老闆來決策。」簡禎富說：「其實現在可以用電腦蒐集的資訊非常多，不只是公司的運作，工廠的運作也可以透過電腦來提升決策品質。」

簡禎富指出，1個智慧型製造系統，與一般無人化概念的製造系統的差別在於有沒有「智慧」，而有無智慧的主要區別，在於系統有沒有辦法做「決策」。如若能將動態調整與資源運籌的能力加入製造系統中，就可協助決策者系統性的分析並即時將資料所萃取的智慧，轉化為可執行的數位化與科學化的決策。

以半導體產業為例，工廠大多是無塵室，加上許多機具已經自動化，機器本身其實已經具備自行診斷及升級的能力，但保養方式若還是採取固定時間，就有可能會在不適合的時間作保養。簡禎富認為，應該要因時制宜、因地制宜，選在真正需要的時候才做保養。

曾經借調到台積電3年，已結合理論與實務的簡禎富指出，台積電曾把自動化分為3個階段，第1是擬人化，機器學習人怎麼做；再來是無人化，把例行的工作自動化，第3階段是超人化，建立集成眾人製造的系統。「讓製造過程的資訊從自動化到決策化的過程，不但是1個趨勢，也是1個挑戰。」簡禎富說。

以與製造智慧息息相關的資料挖礦為例，雖然目前已可做到深入發掘各種製造資訊，但由於半導體製造程序複雜、影響變數眾多，往往無法從收集的龐大資料中，迅速有效地挖掘或歸納其中有意義的樣式或規則，更遑論提供即時決策的依據。

因此，資料採礦要產生效益，人力資源將扮演重要的關鍵，但簡禎富指出，半導體產業習慣找特定前段的學校，但不是每一個工作都需要前段大學的學生來工作。「不同的工作，有不同的需求。」簡禎富說：「半導體產業要努力從機械性走到智能性，應該是找最適合，而不是找最優秀的人才。」