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制造业导入AI 驱动生产再进化
延伸销售前後服务价值

【作者: 陳念舜】2024年02月26日 星期一

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迎合当前AI话题热潮,台湾制造业除了仰赖半导体、3C电子代工产业,已带来庞大硬体商机。惟从机械业视角看来,也不能忽略可由垂直应用领域向上发展,积极探索如何利用传产工具机及零组件、智慧机械等产业70~80年来累积的专业知识、数据资料等优势,将加速上下游整合开发专属客制化的AI小语言模型。


继2011年工业4.0席卷全球後近10年,直到疫情期间企业开始积极数位转型,协助全球制造业不断演进升级;并加入了自2016年AlphaGo带动的机器学习(Machine Learning)等人工智慧(AI)科技,陆续发展出生成式(Generative AI)与监别式人工智慧(Discriminative AI),促进自动化、高速化与准确性效益。


依工研院产科国际所产业分析师熊治民表示,其中监别式AI系经过标记资料学习训练,针对输入资料进行辨识、分类,目前更已结合自动光学检测(AOI),被大量导入应用到诸多场域,包括人脸及车牌、人体病徵辨识,产品瑕疵辨识与分类,让制造业者能提高零组件与产品自动化检测速度与准确性;甚至是设备健康诊断、确保人员及工作场域环境安全辨识与警示等,降低人力需求与误判率,并提升人员安全与作业效能,显现AI应用方案价值。


生成式AI则可透过输入大量的非标注、非结构化资料,提供大语言模型(Generative Pre-trained Transformer;GPT)与自监督式学习(Self-Supervised Learning)的过程训练,再建构出基础模型(Foundation model),自主生成创新的资料内容,包括立即式问答与自动回应文字、语音、图像、影像、程式码、3D模型数据等相关资料内容,正持续探索与验证在制造领域的应用模式与价值。


工研院资通所??所长暨AI办公室??主任黄维中进一步表示,目前生成式AI生态系在台湾企业可发展的定位,由下而上依序可概分为:晶片、伺服器、软体平台与垂直应用。建议可从具备台湾特色与优势的垂直领域深入规划,加速释放GAI潜力,提升产业竞争力;进而透过AI产业化、产业AI化,来提升各行各业竞争力,带动资讯服务与新创商机。


至於在台湾最常见的就是内容创作,像是制作2D文稿及图片、3D影音等;还有用於商业服务,如行销、客服,已有不少企业藉此积极将生成式AI导入内部研发与制造,建立规格与流程,用於模拟、编程、设计、维修工作,进而产生各式专业文件内容;或是扩展至整个营运供应链提升效能,提供所需谘询、训练等扩充资料。


工研院剖析生成式AI於垂直应用 须加强资料品质与精确性

尤其是在制造领域的许多工作,都涉及到软体开发与程式撰写。包括各类制造与生产管理资讯系统,以及数位控制(CNC)工具机的加工程式码(NC code)、运用於大部份自动化装置、工业机器人的可程式控制器(PLC)程式等,倘若制造领域的研发与工程人员,可以透过生成式AI,自动生成相关程式码,将进而缩短软体与控制系统研发或更新时程。


例如沿袭至今的工业4.0主要推手Siemens公司,已在2023年德国汉诺威工业展中,展示工程团队如何透过自然语言输入,由生成式AI加速自动产生PLC程式码,进而协助软体开发人员和自动化工程师,有效减少软体开发时间和降低人为撰写程式出错机会。


然而,目前要将生成式AI投入研发制造的难度仍相当高,必须仰赖高品质的精准资料才有可用性。尤其对於IC制造与工业CAM编程等低资源的程式语言,极少能在网路上找到合适范本,且品质难以管控;加上工业编程人员也难以养成,包括制程工法、刀具与治具选用皆须仰赖现场经验,一旦刀具路径和加工叁数选用不合理时,就容易导致加工品质与效率不隹。


熊治民认为,此时即可针对台湾不同产业需求,分别经由该领域专家搜集优质编程资料,经过少量人工标记资料後,针对通才性的生成式AI基础模型进行更专门的学习训练,调适(Fine tune)建构成符合制造业应用需求的客制化小语言模型。


进而导入制造场域的潜在应用,包括:协助挖掘新市场机会与产品需求;加速创新产品设计及获得优化;自动生成软体系统、工具机、自动化装置、机器人所需控制程式;增加企业建构知识管理系统能力与降低成本,并透过资料快速撷取、汇整,提供作业人员即时辅助;透过智慧化人机介面,强化机器人、设备控制与人机协作能力。



图一 : 工业4.0主要推手Siemens公司展示工程团队如何透过自然语言输入,由生成式AI加速自动产生PLC程式码,进而协助软体开发人员和自动化工程师。(source:media.licdn.com)
图一 : 工业4.0主要推手Siemens公司展示工程团队如何透过自然语言输入,由生成式AI加速自动产生PLC程式码,进而协助软体开发人员和自动化工程师。(source:media.licdn.com)

台湾工具机产业引进AI 投入销售前後训练与维运

在台湾则包括东台、永进、友嘉等工具机大厂表示,现今AI驱动数位转型,已可先导入於售後维运及教育训练。东台精机董事长严瑞雄表示,因应工业4.0阶段强调智慧化趋势,现今AI与智慧制造息息相关,制造业面对系统、技术应用、工程规划与生产管理等智慧制造挑战。东台已整合制造、价值链和产品生命周期,发展联网化、可视化、透明化、预测化以及自优化5大项目。


在智慧制造解决方案方面,东台投入发展单机工艺、产线物流及模拟程序等方案;在智慧机械方面,开发自主感测器与相关智慧应用App、整线管理系统,以追求广义智动化。其中看好AI驱动智慧制造的前景,东台在监别式AI应用已有各项成果,包括AI工具机应用、自动化生产线入料影像分类、设计人体骨架辨识应用、半导体封装锡球桥接AI智能复检系统、TFT面板雷射线路AI修补、医疗用AI判读平台、即时3D辅助术後复健等。


同时布局现正处於发展巅峰的生成式AI(GAI)应用於人机协作,可??成为制造业的「桃花源」。例如西门子与微软合作工业生产新动力方案,利用GAI推动工业生产力,东台也正布局GAI应用,例如设计增强式学习工业机器人夹取方案,以及工厂管理3D动作辨识应用等方案。



图二 : 因应现今AI与智慧制造息息相关,东台已整合制造、价值链和产品生命周期,发展联网化、可视化、透明化、预测化与自优化5大项目。(摄影:陈念舜)
图二 : 因应现今AI与智慧制造息息相关,东台已整合制造、价值链和产品生命周期,发展联网化、可视化、透明化、预测化与自优化5大项目。(摄影:陈念舜)

身兼台湾工具机暨零组件公会(TMBA)理事长的永进机械总经理陈伯隹也指出,台湾在几年前开始推动智慧机械产业创新政策,至今工具机暨零组件产业已蓄积一定的智慧化能力,包括基本的机联网与设备管理可视化基础、数位流程等。


基於智慧制造应用AI技术将是未来趋势,特别是在生产过程优化和品质管理改善。在工具机暨零组件产业的可能应用,包括生产设备的预测诊断与维护、生产计画优化、产线自动化结合智慧化检测管理、资源优化管理与配置、故障分析与管理、品质管理与生产溯源等等。


但陈伯隹也强调,业界必须要留意导入AI技术所需的「资料治理」,包括搜集回来数据资料质量管理(资料纯化),以及数据的可信度与可用性之外,还有数据安全管理、数据共享与交换、数据分析应用提升决策准确性等。


如今,为分别克服工具机产业前有日、韩等大厂,仍不断并购扩大集团规模而加剧竞争;後有来自中国大陆业者,利用政府支持和新能源、航太、电动车练兵快速成长。台湾厂商则循一步一脚印模式自传统产业转型,并与软体、新创企业合作,开始善用AI、数位分身、元宇宙等数位工具,提供产品和服务为客户创值。


包括可透过Chat GPT整理机械业70~80年来累积的售服经验等基本资料,提供包括机器远距健诊服务、现场装配和生产技术,为客户加值,缩短少子化社会的培训人才时间。且让使用者在虚拟环境,就能藉模拟在切削前很快得知其工法、加工时间、表面品质等,确认是否能符合数位减碳需求。


百德机械也率先在EMO发表具备生成式AI功能的Mr.Q控制模组,利用LLM集中自家关键技术和knowhow,协助编程及整理资料,再透过聊天对话方式产出结果;并针对使用者客制化专属操作介面显示,可嵌入在机器上帮助使用者快速获取有效的资讯。


主要功能包括可提醒没有经验的使用者,该如何在加工前准备暖机,缩短新手学习时间;并在加工中检查机器即时状态(Search)、预警(Book),减少因为人为疏忽浪费成本;进而计算、记录、查询碳排放数据(Carbon-footprint),提醒降低无效的等待工时(Reminder)。百德公司总经理谢天昕表示:「当Mr.Q 嵌入在机器内,您可以想像有一位来自原厂具备纯熟经验的技师值得信赖,24hr/7天长驻在厂内帮忙解决各种问题的痛点。」



图三 : 百德机械率先在EMO发表具备生成式AI功能的Mr.Q控制模组。(source:百德机械)
图三 : 百德机械率先在EMO发表具备生成式AI功能的Mr.Q控制模组。(source:百德机械)

友嘉集团林勤喻则分享该公司近几年在智慧制造、数位服务等成就,会从後端售服开始着手,可掌握包含客诉、维修营运等较完整资料,而能成为「闭循环」体系,导入Chat GPT建立LLM之外,还可从更为基础的Digital twin开始,内化成智慧机械的感测器、同规共轨和产业共通规范等,藉此来提升资料交换效率,缩减人员学习时间、避免切削出错而浪费材料,共同实现节能减碳。


由於目前制造业高度依赖工程人员,特别是研磨领域高度需要应用技术,包含砂轮圆周速率应用、三轴位移速度、选用磨料和机台润滑侦测,以及後续生产报工、工件量测、自动修砂补偿、元件寿命管理等,都需要AI智能控制系统。


旗下众程科技公司已成立全球线上展览馆,率先展出多款新研发成功的平面磨床,将过去40年来在磨床加工技术领域累积的专业知识与经验,融入生成式AI解决方案,助攻客户数位转型。透过该公司NC平面磨床的Al分身生成问与答FAQ AI,可提供客户任何对於研磨加工技术的疑问、应用需求及痛点精确解答,能完全按照客户所希??的方式完成加工。


所罗门奠基AI视觉 实现自动化永续及生成式AI应用

所罗门深耕AI 3D视觉即将迈入第十年,不仅领先业界设计先进的3D机器视觉和深度学习软体平台,更是屡获各项奖项殊荣。近年来积极把握智慧制造等新兴需求,自主研发AI及3D视觉技术,打造简单易用的智慧制造解决方案。


在今年获得「潜力中坚企业」的资格後,将有助於提升公司在市场上的信誉度与市场竞争地位,提高投资者、客户以及合作夥伴对公司的信任度;吸引优秀人才,有助於提高团队竞争力,进而推动公司的创新和发展。


2023年起为符合永续经营的理念,所罗门已进行完整的温室气体自愿性盘查专案,倘若客户或供应商要评估绿色厂商,也可提供完整的碳盘查报告书佐证,并藉「以大带小」策略,带领低碳化至少10家、智慧化至少4家合作厂商或供应链业者共同叁与,今年初已委请外部顾问公司协助评估诊断、执行方式。


此外,随着疫後商业运作型态的重整,以及各国对ESG、绿色永续等关注力道不断增大,市场需求越发多元。所罗门现阶段在传产制造业以能源事业占比较高,在国际间博得良好囗碑,除了持续推广现有产品,扩展新产品及应用整合亦是发展方向。


在智慧自动化业务方面,则随着人工智慧、物联网和大数据等技术的普及应用,所罗门客户接受度有??逐步提升;同时,也了解到AI市场的竞争激烈,需要不断提升自身的技术和服务水平,不断创新和改进,以保持竞争优势。


近年来所罗门也在AI应用上持续改良并推出具有突出特色的产品,其中一款可携式远端协作的AI视觉系统,即是「扩增智慧」的具体实践。透过打造META-aivi AR+AI解决方案的范例,结合机器视觉的技术和人类的灵巧性,发挥人机协作的最大效益;还能与多种装置整合,例如IP Cam、Body Cam和AR眼镜等,为各行各业提供广泛整合及应用。


经由META-aivi扩增智慧的潜力,让企业得以加快数位转型(Digital Transformation)及数位化工作流程(Digital Workflow),让所有装配操作、表头数值、检修纪录都回传云端保留数位履历。可为智慧安防及智慧建筑,提供如智慧巡检、着装检查及SOP确认等多元应用;在仓储出货,大大协助厂方库存盘点及出货比对,提升人员工作效能及效率。


同时推出「AccuPick Instant即学即会即用AI视觉解决方案」,此为针对机器人夹取应用的智能解决方案,擅长进行快速训练AI模型,只需几秒钟即可生成精确的拣选点和方向。解决了传统AI软体冗长繁琐的标注和模型训练时间,可协助进行订单拣货、集件配套、卸倜(混合式)、包装等应用,彻底改变过往拣选和搬运操作的痛点。


未来所罗门将通过加强与合作夥伴的整合,共同推动AI技术的应用和发展,致力为制造业、电子业、汽车业、食品、安防、仓储、物流、精品等业者,提供更多高品质的产品和解决方案,以满足不断变化的市场需求,实现双赢局面。


因应ChatGPT问世,引爆全球AI浪潮,其中根据资料库自主学习,创造出新内容、想法的生成式AI,亦成为各界热议话题。多年来所罗门深耕AI领域,专注於工业自动化和扩增智慧应用,为半导体、汽车、医疗、物流和食品等众多国际知名客户提供量身订制解决方案,累积了丰富有用的大量数据资料。


进而在2023年台北国际自动化工业大展期间推出「ChatGPT服务机器人」,透过整合自主研发的AI技术及ChatGPT的精准解读能力,让使用者只要将需求囗述给ChatGPT服务机器人,ChatGPT就将引导机器人为客户挑选适合的饮品和零食。这样的整合不仅让学习变得更直观,更能迅速回应并解决操作中的各种问题,大幅降低使用者在操作过程中遭遇的困惑与障碍,实现深度人机协作效益。



图四
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