全球製造業在各種資通訊技術的推波助瀾下持續升級，特別是因應近年來新冠肺炎(COVID-19)疫情、供應鏈短缺以及淨零碳排等趨勢，正加速實施各種智慧化、自動化等方法來管控產線、產品和品質。為了實現智慧製造未來，如何善用數位科技緊扣製造業最關切的數位化升級與零碳轉型，正成為疫情後最重要的議題。

在日前舉行的「2023年台北國際工具機展」(TIMTOS)期間，來自製造產業相關的業界專家在一場「未來製造趨勢論壇」(Future Manufacturing Forum)中分享如何在推動數位轉型時兼顧淨零碳排，並同時創造營運成長曲線。專家們看好透過開放的平台、數位孿生(Digital Twins)、工業元宇宙(Metaverse)以及結合虛擬實境/擴增實境(VR/AR)裝置的遠距協作，找對引擎並多元化驅動產業轉型，才有機會引領產業打造永續未來。

聚焦雙成長引擎：數位轉型、永續發展

製造業正面對智慧、互連、安全、永續與效能等各種市場需求，加上全球暖化和氣候變遷帶來更多挑戰——全球約有1/3的能源用於工業，還有20%的碳排放都來自工業生產。在此資源有限的環境下，如何雙管齊下落實數位轉型與零碳，還必須為企業創造營運成長？

西門子台灣(Siemens Taiwan)數位工業總經理駱奎旭(Aditya Ramkrishna)介紹如何透過「工具機產業綠色轉型，引領產業國際競爭力」時強調，數位化、自動化和智慧化使用數據與資料(data)，成為因應這些挑戰的關鍵，特別是台灣產業面對瞬息萬變的全球市場，更必須善用資料的力量，協助客戶加速數位化轉型。

西門子將「數位化轉型」和「永續發展」視為促進這一成長的兩大引擎，而這一目標必須由技術來實現。例如，為了加速工具機製造的數位化轉型，可以透過西門子的Xcelerator開放平台來提升數位轉型速度和規模，協助打造成為真正的數位化企業。

加速工具機數位化，可望提高生產力：升級智慧工廠、智慧機器，並將機器的工作導入智慧化虛擬機器。

(來源：Siemens)

特別是以科技研發與製造實力聞名的台灣，在這一波數位潮流趨勢下如何善用製造優勢落實數位轉型？駱奎旭分享自己觀察台中工具機製造產業指出，在台中有許多中小規模的工具機製造業者都是「家族」企業，過去10年來，這些傳統業者在受過更高等教育或所謂「海歸派」的第二代或第三代接手後，更樂意甚至積極進行製造廠房的數位化轉型，讓製造產線更有效率。

台灣本土工具機的內需市場雖小，但對外卻擁有廣大的市場。為了進軍更廣大的國際市場，駱奎旭建議台灣工具機業者必須思考如何為工具機加值，例如更快速或更穩定的切割技術，或是易於整合至生產現場，而不是削價競爭，才能與來自韓國、中國工具機業者競爭。

為了克服這些挑戰，駱奎旭建議台灣製造業可以採取幾項行動：

1.轉變台灣產業的經營模式：均衡永續性和循環性以及其他業務目標；

2.解決台灣產業生態系統的複雜性：打破產業流程和生態系統中的孤島；

3.從資料到決策協助本地客戶：將多種資料來源轉化為可操作的永續性指標。

此外，為了保有競爭力，必須盡可能地在機器的整個生命週期提升產量。然而，一旦機器安裝後，也意味著與新機器之間的差距不斷拉開。因此，如何透過合理且可衡量的投資報酬率(ROI)來提高機器的產出？駱奎旭介紹一種可提升機器流程效益的「自適應控制和監控」(Adaptive Control & Monitoring，ACM)功能，有助於讓機器工作時間最佳化，提升5%到20%的生產力，並且減少工具機破壞的事件。

虛擬孿生體驗形塑智慧製造未來

達梭系統(Dassault Systemes)台灣銷售總監張銘輝也強調「永續發展」的重要性。他認為「智慧製造在於創造永續發展的新未來」，因此，在生產過程中，必須透過產品設計讓使用者更方便，同時促進環境循環。尤其是全球疫情持續對於設備產業帶來巨大變化，不但無法進行實體參考，供應鏈連結更加困難，如何在遠端快速敏捷地回應客戶需求成為一大挑戰。其次，以往以單機系統為基礎，正逐漸演變為關注整個產線或整個工廠與設備的驗證等完整解決方案。

面對全球設備產業市場變化趨勢，OEM該如何迅速因應？

(來源：Dassault Systemes)

「為了實現智慧製造新未來，達梭致力於透過虛擬的數位孿生平台或工具模擬製造過程，從產品、工具機設備的設計中以虛擬世界進行優化與迭代，最後再和實際的現場情況進行比較。」如此，不僅能避免到了投入產線時才發現問題，也盡可能地避免對環境造成破壞。

達梭在2012年推出了能以虛擬世界擴展並改善現實世界的3DEXPERIENCE平台，陸續落實於飛機、戰鬥機到電動車(EV)等各領域的開發應用，因應近幾年的疫情並進一步導入疫苗的檢測與研究，透過數位科技加速疫苗與新藥的驗證與開發。

為了因應這一全球化的趨勢，張銘輝說，OEM必須更迅速地協同合作、開發創新的設備或製造方法，並為多樣化的客戶提供客製化。此外，還必須定義新的服務模式。因此，達梭系統希望透過其單一的3D平台跨場域、跨地域甚至跨專業地協作整合，從數位設計與研發、模擬仿真到製造以及銷售、採購到售後服務，串連虛擬與現實際的所有資料，整合成為基於3D模型的單一資料庫，並與實際的資料進行連結與迭代，達到永續發展的智慧製造之路。

達梭系統透過其3DEXPERIENCE虛擬孿生平台技術促進智慧製造未來發展。

(來源：Dassault Systemes)

除了數位孿生技術，還有哪些技術可為智慧製造作準備？在論壇後的圓桌會議上，主持人工研院機械所所長饒達仁進一步提問關於智慧製造的未來。張銘輝說，智慧製造相關技術非常多，目前較普遍運用數位孿生結合AR與混合實境(XR)以及人工智慧(AI)運算進行預測與預防性維護。

智慧製造領域不斷在進展，從推動自動化開始至今結合了物聯網(IoT)、數位孿生，數位孿生進而串連資料、模型、AR與XR以及AI等各種技術。「這些以往單一的技術正更加緊密地結合，並進一步實現資料的匯整與串聯。因此，更重要的是透過像3D數據模型等開放平台萃取出企業最重要的Know-how，並加以傳承。」

設備製造搶搭數位轉型列車

在邁向自動化過程中，製造產持續關注機聯網，特別是基於資料整合的數位化過程。此外，碳中和、節能減碳與淨零碳排已是不可逆的趨勢，再加上工業連網設備中不可避免會面對資安等各種問題，設備製造業者該如何因應這些趨勢與挑戰？

台灣洛克威爾(Rockwell Automation)智慧製造應用發展資深顧問何輔仁認為這是一個「角色扮演」的問題，設備製造業者必須知道身處這一過程中的角色與位置，才能清楚面對的問題並有效處理。對此「設備製造如何轉型搭上趨勢列車」的議題，何輔仁強調可以從數位轉型、碳中和以及資訊安全三大方向來回應。

此外，設備製造商還需要有一個好的工具進行虛實整合。根據Gartner預測，到2026，有75%的精密/資本密集設備產業將採用AR技術協助前線員工，以降低成本。為此，Rockwell以平台為中心的Vuforia AR Enterprise套件提供遠端協作、工廠巡檢、流程梳理等功能，專為解決特定用例而建構，可用於創建AR內容，快速實現價值的產品組合。何輔仁並強調AR技術在經驗傳承、維運與遠端協作以加速數位轉型的關鍵角色。

AR導入輔助經驗傳承、維運巡檢與遠端協作，加速數位化轉型。

(來源：Rockwell)

此外，在萬物皆連網的今日，各種工業設備都要連網，因而也開啟了安全的漏洞，近年來工業控制系統被駭客攻擊的情況日益嚴重，特別是設備端的部份。何輔仁說，針對工業網路的攻擊主要從外部而來，最常遇到的就是直接攻擊設備的維運管理。為此，必須針對工業網路安全進行事前辨識與保護、運作期間即時偵測以及事後回應與備份復原的三大施作方針，才能協助智慧工廠實現安全且強大的工業網路。

確保工業網路安全的施作方針。

(來源：Rockwell)

何輔仁認為，台灣製造業儘管面對諸多挑戰，仍有其利基優勢，經常可以從有限資源中找到自己的定位。然而，由於產業瞬息萬變，不一定要追隨同樣的方向或步伐，即使各種應用都已在發展了，仍有機會「見微知著」，在細微中找到商機。因此，他以“Think Big, Start Small, Scale Fast”建議台灣製造業者順應產業數位化發展趨勢，從小地方著手後再融合自家公司精華於整個產業中，創造出另外一波自家應用。

節能減碳風吹入工業領域

過去節能減碳與製造業的關係似乎不是那麼緊密，甚至製造業也永遠背負著「產碳元凶」、「耗電大戶」的名聲。然而，隨著節能減碳浪潮席捲全球，各國相繼訂出碳稅、碳排放標準等強制性規範，包括台灣也制定了相關法規，製造業也不得不日益重視工廠如何降低碳排放量，以及如何節電。

台達電子(Delta Electronics)亞洲區業務經理劉兆恩表示，節能減碳過往都是IT產業類的專長，最近也漸漸地吹起所謂的工業風，也就是說，在工具機或工業的應用，其實漸漸地被要求必須得重視節能減碳這一塊，因此，就會需要高效率電源才能促使工業領域達到節能減碳的目標。另一方面，以往工業電源的外型，傳統都是以固定在牆上的平板型態為主，若是需要更換或是移位，就必須重新鑽孔、安裝，相當耗時、耗力。劉兆恩認為，如果電源供應器設備是安裝在機箱軌道內，即可快速拆裝，進一步提升維護的效率。

工具機電源特色、需求，及相關解決方案。

(來源：台達電子)

有鑑於此，台達電子也推出最新可滿足工業節能減碳趨勢需求——高效能、低功耗(即可節省運轉能耗)、維護效益高、輕薄尺寸、寬操作溫度、成本具競爭力——的電源供應產品，以及針對工業4.0或智慧工廠應用中的無人搬運車(AGV)/自主式移動機器人(AMR)量身打造的無線充電系統。其中，無線充電系統可進一步解決接觸式電源的痛點，如不防水/灰塵、化學物質腐蝕、成本高、需人工維護，以及易氧化耗損…等問題。

以AI提升智慧製造效能

談到現今的工業製造趨勢，Infor首席解決方案顧問朱懷蘭提到了「VUCA」這個詞，也就是易變性(Variability)、不確定性(Uncertainty)、複雜性(Complexity)與模糊性(Ambiguity)這幾個詞的英文字母第一個字所組成。VUCA對智慧製造可以說是助力也可以說是阻力，朱懷蘭解釋，VUCA促使著工業製造市場不斷的成長，但也為工業製造蒙上「變幻莫測」的面紗，業者必須透過更了解客戶體驗、轉型為智慧工廠、維持供應鏈彈性、面對人才競爭，以及重視環境永續的問題，才能夠真正在市場上獲利。

工業製造趨勢與解決之道。

(來源：Infor)

然而，光是轉型為智慧工廠，就為業者或是相關供應商帶來許多新挑戰。朱懷蘭表示，以軟體供應商的角度來看，Infor認為智慧工廠的技術特徵需涵蓋雲端運算、物聯網、資料分析、AI、整合和互連互通。而身為軟體供應商，Infor自然也為工業市場推出相對應的AI軟體演算法，不過，朱懷蘭強調，更重要的是，AI軟體演算法供應商必須更清楚的了解到，「不是所有產業都是一樣的」，必須根據產業別、各種應用所需…等，分別給予不同的客戶不同的軟體與AI演算法，或是數位化業務平台…等工具產品，才能真正協助廠商順利轉型至智慧製造。

利用物聯網平台協助產業製造智慧化

現今台灣製造業面臨了少子化，以至於人力短缺，難以招募智慧製造相關人才，以及台灣地狹，以至於土地成本高，必須在其他地價租金相對便宜的國家設廠，還有石化燃料短缺，成本也越來越高等問題。而這些問題又衍生出新的挑戰，全達國際第一事業部業務二處資深經理劉仁皇表示，如何有效的管理各地區或是分佈在各國的製造基地，將可望減少上述挑戰對工廠營運的衝擊。

也就是說，透過完善的物聯網生態架構平台，將能夠讓製造業者更無痛的轉型智慧製造，不過何為完善的物聯網平台？劉仁皇認為，邊緣(edge)端需要AI的協助，且業者也不能抱持著只要有導入物聯網平台就等同於升級到了智慧製造，需階段性的進行，無法一蹴可幾。首先業者須要先建立連線(connected)，也就是將所有的機台連線，收集所有的資料並監控，藉此打造智慧資產；第二個階段就是融入AI，為機台增添智慧，以達到預防性偵測等功能，將廠區搖身變為智慧環境；第三步則是自主化(Autonomous)，亦即製造機台本身就擁有判斷何種方式最能提升經濟效力的能力，進而建立智慧生態系統。

邊緣端的演進三階段。

(來源：全達國際)

劉仁皇指出，在這三個發展智慧工廠的步驟中，業者在各種設備中都可內建微軟物聯網平台(Microsoft Window 10 IoT)，透過單一、統一的作業系統，降低轉型與管理的複雜度，還能無縫接軌至Microsoft Azure雲端服務。三惟資訊專案經理張祥麟則分享了製造業者或是系統整合商在其產品使用單一平台轉型智慧工廠的優勢，現今節能減碳、產品總碳排放量已備受關注，若是今天客戶詢問工廠產品的碳排放量是多少，工廠產能是如何安排，過去製造業者可能只能提供客戶一個手抄的電源總表，如果導入了統一的物聯網管理平台，工廠的所有資訊都可以立即呈現給客戶。不僅如此，在人員管理、產線的調度…等智慧工廠的所有訊息，都可以在一個雲端平台呈現，無須再花時間轉譯不同系統的「語言」，讓整個工廠甚至是國外的生產據點，管理上更有效率。

資訊與數位科技推動企業轉型

疫情加速了製造業邁向轉型之路，其中資訊與數位技術可以說是推動企業數位轉型的必要因素，然而，即使建置了這兩類技術，包括AI、數位孿生…等，以及通訊技術，如5G、Wi-Fi…等，業者仍有懷疑「這樣就是數位轉型？」、「這樣就是轉型成功了嗎？」因此，需要「典範」將自身經驗分享給預計或是正在轉型中的業者，讓業者們可以少走一些冤枉路。

遠傳電信數位轉型解決方案協理曾慧玉表示，疫情期間，各產業要持續發展，必須透過跨界合作，數位轉型的過程亦是如此。透過吸取數位轉型中各專業領域的技術，以及先行者的經驗，才能夠讓製造業智慧升級，進一步開創數位製造的新動能。曾慧玉並舉遠傳電信數位轉型的過程供業者參考，她指出，遠東集團旗下有許多子公司，其中，遠傳電信即扮演著推動遠東集團數位轉型的推手，遠傳電信推出的「大人物」(即大數據、人工智慧、物聯網)即是從大數據、AI與物聯網，再結合雲端資安解決方案形成一個更大的推進力，並與食衣住行各產業異業結盟，進而協助企業包括遠傳和遠東集團進行轉型。

此外，除了資通訊技術之外，人才對企業數位轉型的過程也相當重要。曾慧玉提到，近5年來，遠傳利用上述方式有很大大的轉型躍進，並加速節能減碳的進程。因此遠傳電信並積極與各產業合作，將自身內部轉型經驗，向外推廣，例如協助台達電打造智慧工廠、助力鴻海建置雲端數據中心，以及與盟立、Moxa攜手建構5G智慧倉儲及物流系統…等。

遠傳電信透過5G與6大科技，以及自身經驗，協助企業綠色轉型。

(來源：遠傳)

數位孿生推動製造自動化、協作與模擬新時代

若是詢問製造業者或產業專家，製造技術的轉型與升級，主要的核心技術是什麼？大多會得到例如AI、通訊、感測技術、雲端管理平台、數位孿生…等資通訊技術，但要如何將這些技術有效的融合到現有的廠區與生產工具等營運技術(OT)，並有效管理，可說是一條漫漫長路。而為協助廠商順利走入，並真正運用數位孿生這個聽起來有些虛無縹緲的技術，相關廠商皆致力開發易用的數位孿生系統協作平台。

Nvidia資深資料科學家Andrew Liu表示，業者在運用數位孿生技術時，應該與使用AI技術一樣，先清楚地了解到，甚至該問自己「使用數位孿生技術究竟要解決什麼問題？」，而這個問題「是否可以用模擬的方式來解決？」找出答案之後，再與業界專家討論是否真的該導入數位孿生技術。如此一來，製造業者才不會落入採用數位孿生技術究竟為產品研發節省了多少時間的疑惑，或是發生數位孿生技術最終只是「打水漂」的一項投資的窘境。

然而數位孿生要做到什麼？才能是個能真正解決製造業產品研發困境的技術或平台系統？Liu認為，數位孿生系統必須結合真正的現實狀況及所有資料、符合各種物理現場、內建AI進行資料收集和標註有效資料等困難工作，以及分為靜態與動態兩個層級，以實現虛實整合。

Nvidia的Omniverse Enterprise運作方式。

(來源：Nvidia)

綜合上述與根據市場需求，Nvidia推出Omniverse Enterprise遠端工作的即時協作與模擬平台。Liu說明，Omniverse Enterprise平台是開放的、易於延伸、模組化，以及連結所有生態系統夥伴平台，可幫助廠商加快產品設計流程及團隊協作，藉此創造更和諧且效率更佳的工作環境。

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2023年4月號

活動簡介

從無線連接、更快的處理和運算、網路安全機制、更複雜的虛擬實境(VR)到人工智慧(AI)等技術，都將在未來的每一個嵌入式系統中發揮更關鍵功能。「嵌入式系統設計研討會」將全面涵蓋在電子產業最受熱議的「智慧」、「互連」、「安全」與「運算」等系統之相關硬體和軟體設計。

會中將邀請來自嵌入式設計相關領域的研究人員、代表廠商以及專家，透過專題演講、產品展示與互動交流，從元件、模組到系統，從概念設計到開發工具，深入介紹嵌入式系統設計領域的最新趨勢、創新和關注重點，並深入分享關於嵌入式系統設計的經驗、成果以及遇到的實際挑戰及其解決方案。

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