｜新世代製造核心－智慧工廠

摘要：金屬雙極板具有低成本與高機械強度的特性，但是質子交換膜燃料電池的金屬雙極板因為操作在溫度較高的硫酸環境中，所以金屬板會遇到腐蝕的問題。透過雷射披覆碳膜於金屬雙極板上可提供抗腐蝕之保護。

關鍵詞：自動化技術、智慧工廠、感測技術

Keywords：Automatic technology, Intelligent Factory, Sensing technology

前言
「現在大家都在談智慧化，但什麼是智慧化？」工研院機械所智慧系統技術組鐘裕亮組長指出（圖1），以人類來作為比較，製造設備的智慧化，就等於是人類的各種感官加大腦的智慧判斷，就像機器視覺，當攝影機裡的影像感測器擷取到影像後，將資料送回後端設備處理，後端設備處理後，進一步彙整判斷再決定下一步的動作，這就是新世代工廠智慧化的關鍵。

智慧工廠四大步驟
鐘裕亮組長表示，智慧工廠的四大步驟，包括感測、運算處理、邏輯推理判斷、反應等，生產系統的內容架構必須因應導入企業的需求做變化，因此這四大子系統的規劃設計，也沒有一定標準。他進一步指出，過去自動化製造系統中，各環節的工作內容固定，每站固定做自己分內的組裝工作，直到最後產品完成，這類流水線生產模式由來已久，過去產品生週期長，且屬少樣多量型態，這種生產方式足敷所需，不過近年來消費者的胃口瞬息萬變，造成產品生命週期愈來愈短，客製化產品日趨多樣，製造成本也跟著難以控制；此外，更加複雜的其他因素變項，使得廠商必須隨時面對不穩定的訂單、少量多樣的生產、生產良率的控制，以及備料庫存壓力等相關問題，已對傳統自動化生產模式造帶來重大挑戰，「而這些問題目前唯一的解答，就是智慧工廠。」

智慧工廠可以帶來哪些改變呢？鐘裕亮組長表示，智慧工廠可以清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線環境的不確定因素、即時正確地蒐集生產線數據，以及合理的生產計畫編排與生產進度等，這些都是業者提升競爭力及生產力所必須掌握的關鍵項目。

除了製造現場的製程掌控，產品設計也是智慧工廠的系統架構重點，現在產品除了上市時間越來越快，產品功能也漸趨多元，這兩個因素不但大量擠壓了研發時間，同時產品內部設計也越見複雜，為使產品能兼具上市時間與功能品質等需求，善用研發資源進行協同設計已成企業重要的研發策略，然而協同設計牽涉的部門人員眾多，所彙整的資料也相當龐雜，如何駕馭繁雜的資料量，將設計流程化繁為簡是企業面對研發的必要課題。

以汽車設計為例，在各類先進模擬設計系統的協助下，汽車的整車設計時間在過去20年間縮減了一半，而近幾年汽車電子技術進展快速，車輛越來越多的功能必需透過電子產品實現，就目前來看，中高階車輛的電子模組已超過40個，電子電氣相關零部件成本已佔車體成本35 ％，因此電子電氣的開發與驗證成為整車開發時的重要環節。

鐘裕亮組長指出，越來越龐雜的電子模組架構，若依照傳統的開發流程，從需求定義、系統設計、樣板成品、測試…等環節逐一進行，將會耗費大量時間，例如在需求定義端無法迅速驗證，或系統設計時，初期受測硬體不完整且整體成本過高，使得設計出現缺陷，而這些問題大都在實體完成時才會浮現，就一般經驗來看，錯誤修正成本與發現時間成正比，在流程前端發現錯誤，所支付的各項成本最低，若到最後環節才發現，則必須逐層回溯，無論是金錢、時間、人力，都會耗費大量成本。

因此現在汽車製造在設計期，就從需求定義端就逐步創建系統模型，再透過詳細的演算法設計分析模擬，讓需求在虛擬模型中得以實現，各部門協同設計時若發現錯誤就可即時修改，大幅降低車輛在實體問世後才出現的錯誤，透過模擬軟體的自動代碼生成，模型可公用於設計與測試，模組化設計也有利於系統調校，同時系統化管理軟體內容，有效簡化設計流程，縮短整車設計時間。