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斷鏈之後
 

融合人工智慧、AR/VR技術 智慧製造前景可期

Mercedes Benz運用多種創新技術縮短新產品設計週期,及讓生產過程可更快速、靈活且高效能,如擴增實境便有助於提升組裝時的精準度。Mercedes Benz

根據波士頓顧問集團(Boston Consulting Group;BCG)研究報告指出,工業4.0帶來優點不僅止於提高生產力,還有增加製造彈性、提高生產速度、增進產品品質等三大好處,如當產品在製造前都經過精密計算,且在製造過程中亦透過各種感測器監測生產動態時,即可達成提高良率的目標。尤其隨著各感測元件、生產機器和人員之間的互通性加強,生產流程速度和效率將分別能提升30%和25%,自然吸引不少企業斥資投入產業升級之列。

只是企業要跨入工業4.0之列,絕非僅仰賴單一技術可成,得由多種創新技術相互搭配,波士頓顧問集團認為至少得仰賴機器人、3D列印、雲端、工業物聯網、模擬、擴增實境(Augmented Reality;AR)、水平和垂直整合、網路安全、巨量資料分析等9類技術,才可能實踐智慧製造的願景。

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資策會設計的AR智慧眼鏡內建通話功能模組,巡檢人員在設備巡檢過程中發現維修問題時,便能透過通話設備尋求支援,立即在現場直接進行故障排除工作。資策會

國立高雄應用科技大學講座教授周至宏說,由多項技術整合而成的智慧機械,是實現工業4.0環境中的重要拼圖,而依照經濟部工業局的定義,又可分成智機產業化、產業智機化等兩大主軸。智機產業化即是指協助台灣機械工業升級,成為具備生產智慧機械的能力,使設備具備故障預測、精度補償、自動參數設定,與自動排程等智慧化功能,藉由提供整體解決方案方式,建立品質與服務差異化的競爭優勢。

至於產業智機化,則是訴求協助台灣產業儘速導入智慧機械,建構具高效率、高品質、高彈性的智慧生產線,再透過雲端及網路與消費者快速連結,提供大量客製化之產品,形成聯網製造服務體系。然而無論是哪種發展面向,都須仰賴人工智慧協助,才能達成預測故障、優化流程、提升競爭力的目標。

運用人工智慧技術協助  有效改善生產流程

儘管相較於歐洲,台灣在發展工業4.0成果尚不明顯,然而已有不少研究團隊投入改善生產流程的人工智慧演算法之中,且已獲得相當不錯的成果。如國立成功大學鄭芳田研究團隊開發的全自動虛擬量測(Automatic Virtual Metrology;AVM)系統,即是一套精準可行、架構成熟的虛擬量測技術,且已在台積電、奇美、茂迪與聯電等高科技產業的生產線上成功驗證過。

傳統典型加工精度量測為離機量測或機上量測,只是離機量測為工件加工後,取樣部分的加工件至三次元量床測量,以獲得取樣件的實際加工精度。然而此作法之最大缺點,為量測延遲時間長,且當加工品質劣化時,無法及時得知並改善,也容易產生大批廢料。至於機上量測的缺點,則是將占用機台可加工時間,將會導致機台稼動率降低,無形中提高生產成本。而運用人工智慧技術發展的全虛擬量測技術,則可提供線上且即時之加工精度預測,能較離機量測更具效率,亦較機上量測更具有成本上的優勢。

至於高雄應用科技大學與高雄第一科技大學攜手合作,共同開發的多目標最佳化扣件生產排程系統,則是看準企業現有生產系統僅能排出個別訂單交期,無法考慮生產製造的產能與工務、廠務所面臨的問題,以至於每月生產排程訂單都必須由人工手動完成,且需要耗費相當長時間。而以人工智慧為核心的多目標最佳化技術開發智慧排程系統,則能融入生產排班人員累積多時的寶貴經驗,解決各訂單交期、生產量、產品種類不同的問題,達成將生產排班產能最佳化的目標。

提升組裝品質  Mercedes Benz運用AR有成

在2017年台北國際工具機展高峰論壇上,台灣賓士總裁邁爾肯曾公開表示,為鞏固公司在全球汽車市場上的領導地位,Mercedes Benz多年前便積極投入發展工業4.0,運用多種創新技術縮短新產品設計週期,及讓生產過程可以更快速、靈活且高效能。如運用擴增實境可提升組裝時的精準度,而虛擬裝配測試可提升組裝製程的效率,也凸顯出AR/VR技術的重要性。

因為,傳統製造流程無論是在新產品設計或是廠房建置,在傳統二維平面圖之外,頂多只能搭配3D模型、動畫進行展示,或許已足以了解機具內部零組件、廠房規劃動線、機台運行空間等基礎資訊,但畢竟缺乏臨場感與互動性,無法有效掌握新廠房整體結構或生產流程,難保不會發生意外事故。

而現今透過AR技術協助,則能透過智慧眼鏡收集多個生產設備的資料,進而提供設備診斷和檢修,而VR技術則能應用在產品設計研發、使用過程的擬真展示及操作教學等階段,達成營運成本節省、效率與創新提升的目標。因此,根據IDC研究報告預估,VR裝置銷售金額將從2016年21億美元,擴增至2021年的186億美元,而主打商業應用的AR裝置,儘管2016年出貨量僅有2.09億美元,但到2021年時將大幅成長到487億美元。

資策會智慧網通研究所組長林敬文認為,AR裝置後續成長看好的原因,在於可為工作創造更大價值,所以企業斥資購買意願相對較高。以資策會針對工業應用設計的AR智慧眼鏡為例,便可提供影像傳輸功能、語音通訊功能、姿態偵測功能、熱影像分析功能、遠端標記功能,智慧眼睛不僅能主動標記溫度過高的位置,並將資料回傳到後台外,也能對現場維修人員提出示警,避免過於靠近危險區域,讓工安意外發生機率降到最低。

另外,智慧眼鏡因具備通話功能,所以巡檢人員在設備巡檢過程中發現維修問題時,便能透過通話設備尋求支援,立即在現場直接進行故障排除工作。如此一來,除設備維修效果比過去更優異外,也能避免發生因人為疏忽所造成的意外,有助於實踐零工安事件、提高工作效率的多重目標。

隨著全球商業環境的快速改變,少量多樣、客製化躍為主流,尤其歐洲、日本、台灣等主要製造重鎮,都面臨少子化、高齡化問題,在勞動人力持續降低下,讓製造業面臨升級轉型的壓力。而工業4.0正是滿足市場需求,解決勞動人口不足的最佳方案,也是台灣企業重拾競爭力的解決之道。

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