產業脈動｜2023 日本工業展探索：智慧製造的嶄新趨勢與未來展望

摘要：日本工業展（Manufacturing World Japan）為世界最有影響力的製造業貿易展會之一，其提供縮短研發週期、提高生產力、提高品質、價值分析/價值工程和降低成本等解決方案。本次展出共10個主題，展覽中可發現各領域皆已開始進行數位化轉型並導入AI應用，包含產品設計、製程與檢測等階段；除此之外，此次展出另一大重點為公司既有的非數位化資產之數位轉型方法，透過AI技術將紙本資產數位並標籤化，提供設計部門開發新產品時快速檢索是否有相似產品以避免重複設計之人力浪費，或提供給加工廠業務部門快速檢索相似產品之報價，以針對新的加工需求快速產出報價單。
Abstract：The Manufacturing World Japan is one of the most influential trade shows in the world for the manufacturing industry, offering solutions to shorten research and development cycles, increase productivity, enhance quality, conduct value analysis/value engineering, and reduce costs. This exhibition covers 10 main themes, showcasing the ongoing digital transformation and integration of AI applications in various fields, including product design, processes, and inspections. In addition, a major focus of this exhibition is on the digital transformation of existing non-digital assets within companies. Through AI technology, these assets are digitized and labeled, providing the design department with a quick search mechanism to identify similar products and avoid redundant design efforts. Furthermore, this digital transformation is beneficial for the business department of processing plants, enabling them to swiftly search for similar products for quotation purposes and quickly generate quotes for new outsourcing requirements.

關鍵詞：日本工業展、人工智慧、數位製造
Keywords：The manufacturing world Japan, Artificial intelligence, Digital manufacturing

前言
日本工業展於2023年6月21日至23日在東京展覽館舉行，參與展覽之國際大廠或研究單位有Google、Toshiba、Cognex、NEC、FUJITSU、HEXAGON、MISUMI等，臺灣則有包含工具機同業公會的二十多家廠商參與此次展出，臺灣廠商展出內容以機械零組件或加工技術展示為主。
此次展覽之展出為數位轉型(如MES管理系統、非數位資產之數位化、設計管理系統、擴增式遠端協作)、AI應用(如瑕疵檢測、預兆診斷等領域)之展示。隨著通訊、智慧機械與資料科學的結合，由此次展覽中可發現，各領域皆已開始進行數位化轉型，於產品設計開始即導入生成式AI與數位雙生技術改善設計流程，解決工程師創造力有限且容易受過去經驗拘束之問題，以縮短產品開發時間；在生產過程導入機器學習與人工智慧，使機械具有思考與自我決策之能力以改善生產流程、簡化員工之工作並達成預兆診斷之目標；在檢測方面，透過生成式AI技術解決以往資料蒐集與標記困難之問題，以提高辨識正確率；針對既有的非數位化資產(如紙本圖面、報價單、文件等)，透過AI技術將紙本資產數位並標籤化達成數位轉型之目標，提供設計部門開發新產品時快速檢索，或作為生產報價之參考依據。
依展覽主題分類，共十項：(1) IT解決方案，包括製造業所需的CAD、CAE、ERP、生產管理系統；(2)電機、軸承及機械部件，機械加工、沖壓及其他加工技術；(3)醫療和保健設備開發、部件和量測設備；(4)工廠用節能產品、物流設備、維修產品及安全產品；(5)物聯網（IoT）平台、AI解決方案及通訊設備；(6)增材製造（AM）、3D列印機、材料及觸壓成型；(7)航空航太設備的開發、部件、材料和量測設備；(8)量測、檢查、測試和稱重機器、感測器；(9)推動工業數位化的IT產品和服務；(10)開發和製造ODM/EMS以及外包服務。此次主辦單位所分的十個展覽主題之展出內容，主要圍繞在數位轉型與AI應用二大技術主軸進行展出，故本文後續將針對展出內容之亮點進行統整性介紹。
遠距操作協助
過去製造業在現場出現問題後，大多由現場人員以電話方式口述現場情況給遠距的工程師進行故障排除，但以口述方式陳述現場情況可能造成認知上之問題，而造成現場情況與工程師想像之情境不同，此時工程師便容易給予現場人員許多錯誤的操作指令，而造成故障無法排除。透過AR技術導入，即可將雙方資訊一致，使遠距工程師可準確判斷並給予指示，而減少至現場除錯之旅程。Meta Assist即針對此問題開發AR通話技術，透過手機相機與APP將現場畫面投射至遠距工程師之螢幕使其清楚了解現場情況，並將操作提示投射於現場人員之手機畫面上，供現場人員依指示操作即可排除狀況。除此之外，該軟體亦透過AI技術提供同步口譯功能，避免因雙方母語不同而造成溝通不順之情況發生，目前該軟體已應用於設備管理、檢驗、製程問題排除等處，可有效作為現場人員與技術人員遠距溝通之工具。
除了Meta Assist之產品可透過智慧型手機進行遠端協助以外，NSW亦有展出穿戴式產品Realwear，此產品除了可將影像傳輸給遠距工程師之外，亦可透過預先設定方式將操作流程預錄於軟體內，而後操作者僅需依照預錄之操作流程提示即可獨立完成作業。目前此技術已導入至：(1)汽車製造檢測協助操作者完成120項產品檢驗流程；(2)食品製造業協助將產品配方投射於Realwear達成無紙化；(3)電力公司指導現場工程師完成評估損壞和收集準確數據的過程並將數據即時發送至後台減少電力恢復所需要的時間。
製造業VR/MR應用
以往工業領域在產品設計完成後，需進行打樣、試量產等流程以驗證產品設計之可行性，並根據打樣與試量產之結果反覆進行設計變更，以避免因設計過程欠缺考慮之因素而造成後段生產困難。VR技術應用於工業領域時，可提供產品設計階段之檢視與驗證，以減少反覆設計變更所造成之浪費，如透過VR技術進行產品試組裝，以了解所預留之空間在人工組裝時是否難以安裝，或進行軟質線材試安裝，確認組裝時是否存在繞線困難之情況並可同時評估所需線材長度，以評估生產成本。除此之外，員工訓練亦可透過VR方式進行，以避免在不熟悉的情況至生產現場而發生危險。ESI集團即根據此概念開發以人為本的VR驗證流程，將VR技術導入航太、汽車及重型機械之生產領域，提供工程師優化從產品設計到製造和生產的流程，以消除錯誤和低效率，確保流程可行性、人體工程學、工人安全、可訪問性、可見性和可操作性達到所需水平如圖1所示。

圖1 ESI以人為本的VR驗證流程

紙本資料數位化與標籤化及檢索
製造業發展已有數十年之久，過去電腦與數位化技術尚未普及，許多作業都只能以人工方式進行，如設計及加工圖面由人工繪製、代工報價單由人工評估加工與材料成本後再手動報價等。但這種作業模式非常容易發生重複性勞動之問題，且相關經驗無法傳承：如相似零件之加工圖面重複繪製，代工成本估算依賴專業人員之經驗等。雖然近幾年隨著電腦的普及，相關作業已逐漸改以電腦輔助執行，如導入PDM系統輔助設計、導入ERP系統輔助成本估算，但相關資料的建立卻僅能重新建立，公司內部過去數十年所累積之設計與代工相關紙本資料卻難以數位化，而無法導入相關系統輔助後續工作進行。