智慧製造、智慧機械及 5G 運用產業發展

機電整合 技術應 用 廣泛，小至 微機 電 系統、數位 光碟 機，大至半導 體製 程設備、高 速列車，均需藉由 機電整 合技術完 成產品 的 開發。而機 電工程 之 所以重要 也正因 為 它是自動 化工業 的 基礎整合 技術。而 這門新興 技術，隨 著 資 訊 產 業 的 快 速 發 展 ， 也 帶 動 以PC-Based工控器為主導 的自動化產業崛起 ， 讓國內機 械業者，快速的進 行著新 一 波自動化、智慧化 技術的革 新。以下 則 針對智慧 製造、 智 慧機械及5G運用產業發展等進行介紹。

一 、智慧製造及智慧機械產業發展

為順應全 球少量 多 樣的生產 趨勢，及 大數據即 時分析 的 智慧製造 發展趨 勢，除最 受矚目 的 德國工業4.0相關產業政策推動，尚包含美國的「推動先進 製造合作 夥伴(AMP)計畫」，韓國「製造業創新3.0策略」及中國大陸「中國 製造2025」規劃等，均積極強化其機械產業之基礎，進而帶動相關產業之發 展。2016年蔡總統亦提出以五大產業創新研發為核心的產業政策，其中即包 含了智慧 機械產 業，並在同年7月起推動「智慧機械產業推動方案」，運用雲 端、大數據、物聯 網、智慧機器 人等 工業4.0技術，以「連結在地」、「連結 未來」、「連結 國 際」3大策略，希望將臺灣從精密機械升級為智慧機械、創 造就業並 擴大整 線 整廠輸出，打造 臺 灣成為全 球智慧 機 械及高階 設備關 鍵 零 組件的研 發製造 中 心，並 促使所 有產 業智慧化，進 而促 進國家整 體產業 升 級 轉型。

而在推動 願景方 面，則以精密機 械之 推動成果 及我國 資 通訊科技 能量為 基礎，導入 智慧化 相關技術，建構智 慧機械產 業新生 態 體系，使我 國成為 全 球智慧機 械研發 製 造基地及 終端應 用 領域整體 解決方 案 提供者。且朝向 二 方 面方展：

(一)「智慧機械」產業化

以精密機 械導入 機 器人、物 聯網、大 數據、「 虛實整 合 系統」(CPS)、精 實管理、3D列印及感測器等智慧技術，發展智慧機械解決方案，建立智慧機 械產業生 態體系。並深化智 慧機械 自 主技術中 長期布 局 與產品創 新及發 展 解

決方案為 基礎之 智 慧機械產 品。

(二)產業「智慧機械化」

應 用 智 慧 機 械 解 決 方 案 ， 協 助 重 點 產 業 導 入 智 慧 製 造 ， 以 提 高 生 產 力 ， 同時提供 創新、客 製化或智 慧化的 產 品與服務。藉 此減 緩勞動人 口結構 變 遷 壓力，加速人 力資 本累積，創新 產業 生產流程 並大幅 提 高生產力 以及善 用 電 資通訊產 業優勢 加 速產業供 應鏈智 能 化與合理 化。

「智慧機 械產業 推 動方案」則是以 導入 相關智慧 技術，並以「連結在 地」、

「連結未 來」、「 連結國際 」3大推動策略，其具體的推動做法如下圖所示。

圖2-3-1智慧機械產業推動方案架構

資 料 來 源 ： 經 濟 部 工 業 局(2016)， 智 慧 機 械 創 新 產 業 的 機 會 與 挑 戰 。

智慧製造(智慧生產線)

國內應用產業 練兵

• Total Solution

• 建置Domain Know-How應用

• 建立差異化競爭優勢 消費者的需求與應用產業將快速連結

機器人 物聯網 大數據 CPS 精實管理

智慧技術

感測器

( 系

統整合商)帶動技術服務業發展

精密機械 智慧機械

消費者

整廠整線輸出國外

建構智慧機械產業生態體系

產品/服務

創新 品牌 客製化 智慧化 資通訊科技 3D列印

半導體 航太

機械設備、金屬運具、

電子資訊、能源、3C、

食品、紡織

而所謂智 慧機械，就是整合 各種智 慧 技術元素，使其 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，其範 疇包含設 備整機、零 組件、機器人、物 聯網、大數據、CPS、感測器等產業。智慧機械範疇廣泛，

初步依據 經濟部 統 計處資料，智 慧機 械產業範 疇可包 含 工具機、產業 機械 及 ICT產業等，共含括40多項之行業別。而「智慧機械產業推動方案」之內涵，

在於建構 智慧機 械 產業新生 態體系，使我國成 為全球 智 慧機械研 發製造 基地，

及終端應 用領域 整 體解決方 案之提 供 者。所謂 智慧機 械 產業之生 態體系 就 是 以精密機 械產業 為 基礎，結合資 通訊 技術及智 慧技術 等，使精 密機械 提升 成 為智慧機 械，並 建 置Domain Know-How應用，以提供Total Solution並建立我 國產業競 爭優勢。同時，以航 太及半 導體產業 為優先 練 兵場域，建 置整廠 整 線 輸 出 國 外 之 研 發 能 量 ， 並 將 消 費 者 需 求 與 應 用 產 業 快 速 連 結 ， 提 供 創 新 、 品牌、客 製化、 智 慧化之產 品或服 務 。

圖2-3-2智慧機械產業生態體系

資 料 來 源 ： 行 政 院(2016)， 智 慧 機 械 產 業 推 動 方 案 規 劃。

未來需使 生產製 造 設備都具 備聯網 和 通訊能力，透 過機 臺資訊連 結與聯

網傳輸，達到 高生 產效率之 智慧製 造 目標。因此現 階段 已完成盤 點國際 間 工 業生產設 備之通 訊 相關協定。未 來並 可再進一 步發展 機 臺間的通 訊聯網 系統。

智慧工廠 需整合 不 同機臺資 訊，讓機 臺生產資 訊可以 透 明化，讓使用 者亦 可 經由智慧 型手持 裝 置，即 可立即 查詢 各個機臺 現今狀 態 與產品的 資料，以 提 升產能與 工作效 率。將眾多廠 牌控制 器內的通 訊介面，轉換成統 一格式，解 決產線多 機臺通 訊 整合不易 問題， 是 發展智慧 機械產 業 的重要步 驟。

圖2-3-3機械產業聯網方式盤點

資 料 來 源 ： 詹 子 奇(2018)， 智 慧 機 械 產 業 發 展 現 況 與 展 望 。

「 工 業 技 術 研 究 院 」 解 析 產 業 智 機 化 關 鍵 技 術 ， 分 別 從 三 個 面 向 切 入 ： (1)應用層—需滿足專業應用需求，如產銷預測模型技術、消費者行為模式推 論、預測製 造智慧 工廠、即時 預測與 彈性系統 模組、決 策與風險 控管整 合 平 台、產品互 動資訊 服務平台、合場域 空間資訊 與物聯 網 之整合系 統，及可 辨 識警示之 影像監 測 等，透 過網宇 實體 系統與巨 量資料 分 析，以 建構生 產場 域 巨資運算 平台，運 用人機協 同之智 慧 控制，整合產 銷管 理網實整 合技術 與 製 程優化技 術；(2)網路層—以物聯網應用開發平台為核心，整合異質網路與標 準，提供 具有資 安 防禦能力 之產銷 與 製程可視 化透明 之 匯流資訊；及(3)感知 層—藉由智慧感測系統，整合感測元件與機台設備及環境等，研發並應用智

慧製造關 鍵技術 。

圖2-3-4產業智機化之關鍵技術

資 料 來 源 ： 陳 鐵 元(2016)， 從 智 慧 製 造 趨 勢 看 臺 灣 產 業 的 機 會 與 挑 戰 。

另 據IEK產業情報 網提 出， 我國 在智 慧製 造發 展的技術趨勢，包含智慧 感測器、智慧 化機 台、智 慧化產 線開 發與整合 與智慧 工 廠應用開 發整合 四 個 方向，在智 慧感測 器部分，期 能在原 本零組件 功能基 礎 上，結合資 通訊與 電 系統應用 技術，進 行感測器 模組應 用，在智慧化 機台技 術與產品 開發上，可 使用智慧 化零組 件/模組與感測器，供機台與周邊裝置狀態分析與故障預測、

自我感知 等智慧 化 之能力，另外 在智 慧化產線 開發與 整 合中，即為整 合軟 體 與硬體，以達 成自 動排程與 彈性生 產，並結 合機器 人及 具備智慧 化功能 之 人 員輔助，最後 在智 慧工廠部 分，可透 過資通訊 及網路 技 術達到供 應鏈產 能 配 置最佳化，並結 合 機器人與 人員狀 態 檢測機制 提升智 慧 工廠之效 率(蘇孟宗、

熊治民，2017)。故顯而易見的，製造業之發展將趨向於智慧工廠結合智慧零 組件與資 通訊技 術 之趨勢發 展。

而國內的 智慧機 械 產業在政 府的推 動 之下，亦取 得初步 成果，根據 行政 院(2020)的資料顯示，其推動成果如下(截至2020年7月底)：

(一)提高中小企業數位化能力

透過推動 中小企 業 導入智慧 機上盒(Smart Machine Box)，透過導入設備 聯網、生產 管理可 視化與智 慧化應 用，以提升數 位化能 力，解決過 去依賴 紙 本作業，讓管 理者 可以隨時 查看工 廠 生產動態，並 及時 分析與排 除各種 生 產 製程問題。目 前已 推動4,645臺設備聯網，超越原訂之4,100臺目標，讓更多中 小企業能 邁出智 慧 製造的第 一步。另 已吸引46家系統整合單位參與，協助11 類產業(超過200家)應用端業者投入設備聯網及資訊可視化。

(二)協助製造業智慧應用升級

在具體作 法包含(1)推動「智慧機械產業創新人工智慧(AI)應用加值計畫」， 讓具備數 位化能 力 之業者跨 出自家 廠 區，與 上下游 供應 鏈進行數 位串流，並 導入AI應用，提升供應鏈管理效率，加速市場反應能力。(2)協助相關領域產 業，透過導 入智慧 機械與AI技術，建立各產業之智慧製造系統解決方案，提 升產線效 率與機 臺 附加價值，進而達 成整體產 業轉型 升 級。在成果 方面，則 包含(1)補助工具機、紡織、汽車零組件等15個產業共53家中小型製造業與上 下游供應 鏈約230家業者，透過協助串聯資訊系統，推動中小型製造業供應鏈 導入AI應用。(2)協助中小製造業包含機器人、工具機、自行車及紡織等次產 業40家業者，導入AI應用服務模組40案次，幫助業者解決檢測分析及品質預 測等問題 ，加速 推 動產業製 程設備AI化。

(三)打造智慧機械標竿企業

推動「智慧 機械 領 航計畫」補 助國 內 業者方式，促成 國 內指標性 業者與 國內解決 方案提 供 者之合作，打 造智 慧機械標 竿企業，使已具備 數位化 能 力 之業者，由 工業3.0邁向4.0，突破傳統生產瓶頸。建構我國工具機、航太、水 五 金/手工具、汽機車及製鞋等6大產業聚落試煉場域，並透過示範場域的建 立與辦理 示範觀 摩，加速 產業擴 散效 益。目 前已補 助包 含汽機車、航 太、水 五金/手工具及製鞋等6案共20家廠商聯合申請，結案後3年帶動投資97.3億元。

(四)加強人才培育

在具體作 法包含(1)開發聯網、感測器、大數據及運營管理等共通教材，

補足智慧 製造課 程 缺口，讓資工、工 管等課程 能向下 支 援，機 械、製 造等 相 關系所能 夠向上 整 合。(2)推動智慧製造跨校跨域教學策略聯盟，以整合國內 大學校院 相關系 所 之教學資 源，開 發 並推動智 慧製造 產 業創新提 升所需 之 教 材、平 臺與活 動，培育學生 具備機 械 領域專業 知識外，兼具製造、資 通訊 等 技術及跨 域協同 合 作實作等 能力。在 成果方面，則包 含(1)教育部已盤點我國 學校現有 之智慧 製 造課程教 材，並 針 對「智慧 製造跨 領 域課程」開發3門共通 教材。(2)搭配種子師資培訓及智慧製造跨校跨域教學策略聯盟進行推廣，已 有20所學校使用智慧製造共通教材授課。

(五)智慧製造輔導團主動出擊

經濟部自2018年起籌組智慧製造輔導團，免費提供中小企業諮詢診斷及 技術服務，協助 我國 中小企業 導入智 慧 製造，帶 動我國 系統 整合廠商 新商機。

從2018年至今已走訪752家廠商，提供諮詢診斷服務，並協助164家廠商申請 政府資源9.48億元，並帶動廠商捉投13.57億元。

此外 ， 資 策會MIC亦於2020年12月發表「臺灣智慧製造發展現況與投資 需求調查 」協 助政 府及產業 界瞭解 臺 灣企業智 慧製造 的 現況，與未來 規劃 藍 圖，調 查發現 就產 業導入智 慧製造 的 發展階段 五階段【 依成熟度 分別是 可 連 結(Connected)、可視化(Visible)、可分析(Analyzable)、可預測(Predictive)及自 動回應(Autonomous Response)】來看，相較2016年，2020年臺灣產業體平均 發展態勢 達到「可 連結」的比重 最多、達33.9%，尚未導入智慧製造的比重為 13%；相較2016年的調查結果，尚未導入智慧製造(認為產業發展在工業3.0程 度以下)的比重為27.3%，明顯低了不少，顯見在政府政策輔導、市場客戶要 求及產業 競爭壓 力 之下，臺 灣產業 導 入智慧製 造的比 例 明顯增加 。

臺灣產業 智慧化 系 統設備導 入程度，以可提升 企業數 位 化程度的 項目為 主(如企業資源規劃)，至於工業4.0時代才興起的新興應用/服務，如數位雙生、

邊緣裝置、AR/VR應用等，臺灣企業導入意願低、甚至表示無導入需求的比

重超過七 成。分析 背後原因，主 要在 於這些新 興應用 服 務提供者 多為國 際 品 牌廠商，所 塑造的 應 用情境及 產品規 格/服務內容，與臺灣產業特性有所差異，

甚至有些 過於「超 前部署 」，以致於讓 臺灣產業 產生「殺 雞焉用牛 刀」之感，

自然降低 採用意 願 。

此外，機器手 臂、AGV等提高生產力的主要系統設備，臺灣產業現階段 無導入意 願的比 重 也超過五 成，主要 原因在於，廠 商購 置一條機 器手臂 產 線 所需的成 本，可能 超過百萬，若 要全 面普及，投資 金額 恐怕會過 大，若公 司 內部沒有 設置自 動 化部門協 助後續 建 置、維護，對於 供應 商/系統整合商的維 修服務需 求會非 常 大，再 加上受 限原 廠服務所 費不貲，如果採購 的機器 手 臂 數量不如 其他客 戶，設備 出現問 題時 被原廠服 務的順 序 容易遭到 排擠，問 題 一旦無法 即時解 決 ，臺灣產 業採用 意 願也會降 低。

調查 中 也 發現 ， 臺 灣產 業 對 於AI導入智慧製造的意願高達86%，而下圖 中5項AI應用都已導入、或有興趣導入的比重約為23.7%，相當於近上百個案 例；另一 方面，每 一樣本平 均會採 用3.3項的AI應用，顯示臺灣產業選擇AI資 源導入時 ，將從 多 領域需求 共同導 入 。

圖2-3-5臺灣智慧製造發展現況與投資需求調查

資 料 來 源 ： 資 策 會MIC(2021)， 解 密 2021臺 灣 智 慧 製 造 發 展 現 況 與 投 資 需 求 。

從上述調 查重點 可 以看出，臺 灣產業 為因應全 球少量 多 樣彈性生 產、數 據 即 時 分 析 等 趨 勢 ， 已 將 「 智 慧 製 造 導 入 」 列 為 今 後 幾 年 的 重 大 投 資 項 目 ， 其 中 有35%的受訪廠商願意在三年內進行投資，顯見臺灣產業對於智慧製造 的態度已 從效益 評 估，進入到 小幅度 導入。整體 來看，國內在推 動智慧 製 造 雖有所成，但從整 體製造業 發展現 況 來看，在國 內外仍 有許多挑 戰，分述 如