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製造業導入AI 驅動生產再進化
延伸銷售前後服務價值

【作者: 陳念舜】   2024年02月26日 星期一

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迎合當前AI話題熱潮,台灣製造業除了仰賴半導體、3C電子代工產業,已帶來龐大硬體商機。惟從機械業視角看來,也不能忽略可由垂直應用領域向上發展,積極探索如何利用傳產工具機及零組件、智慧機械等產業70~80年來累積的專業知識、數據資料等優勢,將加速上下游整合開發專屬客製化的AI小語言模型。


繼2011年工業4.0席捲全球後近10年,直到疫情期間企業開始積極數位轉型,協助全球製造業不斷演進升級;並加入了自2016年AlphaGo帶動的機器學習(Machine Learning)等人工智慧(AI)科技,陸續發展出生成式(Generative AI)與鑑別式人工智慧(Discriminative AI),促進自動化、高速化與準確性效益。


依工研院產科國際所產業分析師熊治民表示,其中鑑別式AI係經過標記資料學習訓練,針對輸入資料進行辨識、分類,目前更已結合自動光學檢測(AOI),被大量導入應用到諸多場域,包括人臉及車牌、人體病徵辨識,產品瑕疵辨識與分類,讓製造業者能提高零組件與產品自動化檢測速度與準確性;甚至是設備健康診斷、確保人員及工作場域環境安全辨識與警示等,降低人力需求與誤判率,並提升人員安全與作業效能,顯現AI應用方案價值。


生成式AI則可透過輸入大量的非標註、非結構化資料,提供大語言模型(Generative Pre-trained Transformer;GPT)與自監督式學習(Self-Supervised Learning)的過程訓練,再建構出基礎模型(Foundation model),自主生成創新的資料內容,包括立即式問答與自動回應文字、語音、圖像、影像、程式碼、3D模型數據等相關資料內容,正持續探索與驗證在製造領域的應用模式與價值。


工研院資通所副所長暨AI辦公室副主任黃維中進一步表示,目前生成式AI生態系在台灣企業可發展的定位,由下而上依序可概分為:晶片、伺服器、軟體平台與垂直應用。建議可從具備台灣特色與優勢的垂直領域深入規劃,加速釋放GAI潛力,提升產業競爭力;進而透過AI產業化、產業AI化,來提升各行各業競爭力,帶動資訊服務與新創商機。


至於在台灣最常見的就是內容創作,像是製作2D文稿及圖片、3D影音等;還有用於商業服務,如行銷、客服,已有不少企業藉此積極將生成式AI導入內部研發與製造,建立規格與流程,用於模擬、編程、設計、維修工作,進而產生各式專業文件內容;或是擴展至整個營運供應鏈提升效能,提供所需諮詢、訓練等擴充資料。


工研院剖析生成式AI於垂直應用 須加強資料品質與精確性

尤其是在製造領域的許多工作,都涉及到軟體開發與程式撰寫。包括各類製造與生產管理資訊系統,以及數位控制(CNC)工具機的加工程式碼(NC code)、運用於大部份自動化裝置、工業機器人的可程式控制器(PLC)程式等,倘若製造領域的研發與工程人員,可以透過生成式AI,自動生成相關程式碼,將進而縮短軟體與控制系統研發或更新時程。


例如沿襲至今的工業4.0主要推手Siemens公司,已在2023年德國漢諾威工業展中,展示工程團隊如何透過自然語言輸入,由生成式AI加速自動產生PLC程式碼,進而協助軟體開發人員和自動化工程師,有效減少軟體開發時間和降低人為撰寫程式出錯機會。


然而,目前要將生成式AI投入研發製造的難度仍相當高,必須仰賴高品質的精準資料才有可用性。尤其對於IC製造與工業CAM編程等低資源的程式語言,極少能在網路上找到合適範本,且品質難以管控;加上工業編程人員也難以養成,包括製程工法、刀具與治具選用皆須仰賴現場經驗,一旦刀具路徑和加工參數選用不合理時,就容易導致加工品質與效率不佳。


熊治民認為,此時即可針對台灣不同產業需求,分別經由該領域專家蒐集優質編程資料,經過少量人工標記資料後,針對通才性的生成式AI基礎模型進行更專門的學習訓練,調適(Fine tune)建構成符合製造業應用需求的客製化小語言模型。


進而導入製造場域的潛在應用,包括:協助挖掘新市場機會與產品需求;加速創新產品設計及獲得優化;自動生成軟體系統、工具機、自動化裝置、機器人所需控制程式;增加企業建構知識管理系統能力與降低成本,並透過資料快速擷取、彙整,提供作業人員即時輔助;透過智慧化人機介面,強化機器人、設備控制與人機協作能力。



圖一 : 工業4.0主要推手Siemens公司展示工程團隊如何透過自然語言輸入,由生成式AI加速自動產生PLC程式碼,進而協助軟體開發人員和自動化工程師。(source:media.licdn.com)
圖一 : 工業4.0主要推手Siemens公司展示工程團隊如何透過自然語言輸入,由生成式AI加速自動產生PLC程式碼,進而協助軟體開發人員和自動化工程師。(source:media.licdn.com)

台灣工具機產業引進AI 投入銷售前後訓練與維運

在台灣則包括東台、永進、友嘉等工具機大廠表示,現今AI驅動數位轉型,已可先導入於售後維運及教育訓練。東台精機董事長嚴瑞雄表示,因應工業4.0階段強調智慧化趨勢,現今AI與智慧製造息息相關,製造業面對系統、技術應用、工程規劃與生產管理等智慧製造挑戰。東台已整合製造、價值鏈和產品生命週期,發展聯網化、可視化、透明化、預測化以及自優化5大項目。


在智慧製造解決方案方面,東台投入發展單機工藝、產線物流及模擬程序等方案;在智慧機械方面,開發自主感測器與相關智慧應用App、整線管理系統,以追求廣義智動化。其中看好AI驅動智慧製造的前景,東台在鑑別式AI應用已有各項成果,包括AI工具機應用、自動化生產線入料影像分類、設計人體骨架辨識應用、半導體封裝錫球橋接AI智能複檢系統、TFT面板雷射線路AI修補、醫療用AI判讀平台、即時3D輔助術後復健等。


同時布局現正處於發展巔峰的生成式AI(GAI)應用於人機協作,可望成為製造業的「桃花源」。例如西門子與微軟合作工業生產新動力方案,利用GAI推動工業生產力,東台也正布局GAI應用,例如設計增強式學習工業機器人夾取方案,以及工廠管理3D動作辨識應用等方案。



圖二 : 因應現今AI與智慧製造息息相關,東台已整合製造、價值鏈和產品生命週期,發展聯網化、可視化、透明化、預測化與自優化5大項目。(攝影:陳念舜)
圖二 : 因應現今AI與智慧製造息息相關,東台已整合製造、價值鏈和產品生命週期,發展聯網化、可視化、透明化、預測化與自優化5大項目。(攝影:陳念舜)

身兼台灣工具機暨零組件公會(TMBA)理事長的永進機械總經理陳伯佳也指出,台灣在幾年前開始推動智慧機械產業創新政策,至今工具機暨零組件產業已蓄積一定的智慧化能力,包括基本的機聯網與設備管理可視化基礎、數位流程等。


基於智慧製造應用AI技術將是未來趨勢,特別是在生產過程優化和品質管理改善。在工具機暨零組件產業的可能應用,包括生產設備的預測診斷與維護、生產計畫優化、產線自動化結合智慧化檢測管理、資源優化管理與配置、故障分析與管理、品質管理與生產溯源等等。


但陳伯佳也強調,業界必須要留意導入AI技術所需的「資料治理」,包括蒐集回來數據資料質量管理(資料純化),以及數據的可信度與可用性之外,還有數據安全管理、數據共享與交換、數據分析應用提升決策準確性等。


如今,為分別克服工具機產業前有日、韓等大廠,仍不斷併購擴大集團規模而加劇競爭;後有來自中國大陸業者,利用政府支持和新能源、航太、電動車練兵快速成長。台灣廠商則循一步一腳印模式自傳統產業轉型,並與軟體、新創企業合作,開始善用AI、數位分身、元宇宙等數位工具,提供產品和服務為客戶創值。


包括可透過Chat GPT整理機械業70~80年來累積的售服經驗等基本資料,提供包括機器遠距健診服務、現場裝配和生產技術,為客戶加值,縮短少子化社會的培訓人才時間。且讓使用者在虛擬環境,就能藉模擬在切削前很快得知其工法、加工時間、表面品質等,確認是否能符合數位減碳需求。


百德機械也率先在EMO發表具備生成式AI功能的Mr.Q控制模組,利用LLM集中自家關鍵技術和knowhow,協助編程及整理資料,再透過聊天對話方式產出結果;並針對使用者客製化專屬操作介面顯示,可嵌入在機器上幫助使用者快速獲取有效的資訊。


主要功能包括可提醒沒有經驗的使用者,該如何在加工前準備暖機,縮短新手學習時間;並在加工中檢查機器即時狀態(Search)、預警(Book),減少因為人為疏忽浪費成本;進而計算、記錄、查詢碳排放數據(Carbon-footprint),提醒降低無效的等待工時(Reminder)。百德公司總經理謝天昕表示:「當Mr.Q 嵌入在機器內,您可以想像有一位來自原廠具備純熟經驗的技師值得信賴,24hr/7天長駐在廠內幫忙解決各種問題的痛點。」



圖三 : 百德機械率先在EMO發表具備生成式AI功能的Mr.Q控制模組。(source:百德機械)
圖三 : 百德機械率先在EMO發表具備生成式AI功能的Mr.Q控制模組。(source:百德機械)

友嘉集團林勤喻則分享該公司近幾年在智慧製造、數位服務等成就,會從後端售服開始著手,可掌握包含客訴、維修營運等較完整資料,而能成為「閉循環」體系,導入Chat GPT建立LLM之外,還可從更為基礎的Digital twin開始,內化成智慧機械的感測器、同規共軌和產業共通規範等,藉此來提升資料交換效率,縮減人員學習時間、避免切削出錯而浪費材料,共同實現節能減碳。


由於目前製造業高度依賴工程人員,特別是研磨領域高度需要應用技術,包含砂輪圓周速率應用、三軸位移速度、選用磨料和機台潤滑偵測,以及後續生產報工、工件量測、自動修砂補償、元件壽命管理等,都需要AI智能控制系統。


旗下眾程科技公司已成立全球線上展覽館,率先展出多款新研發成功的平面磨床,將過去40年來在磨床加工技術領域累積的專業知識與經驗,融入生成式AI解決方案,助攻客戶數位轉型。透過該公司NC平面磨床的Al分身生成問與答FAQ AI,可提供客戶任何對於研磨加工技術的疑問、應用需求及痛點精確解答,能完全按照客戶所希望的方式完成加工。


所羅門奠基AI視覺 實現自動化永續及生成式AI應用

所羅門深耕AI 3D視覺即將邁入第十年,不僅領先業界設計先進的3D機器視覺和深度學習軟體平台,更是屢獲各項獎項殊榮。近年來積極把握智慧製造等新興需求,自主研發AI及3D視覺技術,打造簡單易用的智慧製造解決方案。


在今年獲得「潛力中堅企業」的資格後,將有助於提升公司在市場上的信譽度與市場競爭地位,提高投資者、客戶以及合作夥伴對公司的信任度;吸引優秀人才,有助於提高團隊競爭力,進而推動公司的創新和發展。


2023年起為符合永續經營的理念,所羅門已進行完整的溫室氣體自願性盤查專案,倘若客戶或供應商要評估綠色廠商,也可提供完整的碳盤查報告書佐證,並藉「以大帶小」策略,帶領低碳化至少10家、智慧化至少4家合作廠商或供應鏈業者共同參與,今年初已委請外部顧問公司協助評估診斷、執行方式。


此外,隨著疫後商業運作型態的重整,以及各國對ESG、綠色永續等關注力道不斷增大,市場需求越發多元。所羅門現階段在傳產製造業以能源事業占比較高,在國際間博得良好口碑,除了持續推廣現有產品,擴展新產品及應用整合亦是發展方向。


在智慧自動化業務方面,則隨著人工智慧、物聯網和大數據等技術的普及應用,所羅門客戶接受度有望逐步提升;同時,也瞭解到AI市場的競爭激烈,需要不斷提升自身的技術和服務水平,不斷創新和改進,以保持競爭優勢。


近年來所羅門也在AI應用上持續改良並推出具有突出特色的產品,其中一款可攜式遠端協作的AI視覺系統,即是「擴增智慧」的具體實踐。透過打造META-aivi AR+AI解決方案的範例,結合機器視覺的技術和人類的靈巧性,發揮人機協作的最大效益;還能與多種裝置整合,例如IP Cam、Body Cam和AR眼鏡等,為各行各業提供廣泛整合及應用。


經由META-aivi擴增智慧的潛力,讓企業得以加快數位轉型(Digital Transformation)及數位化工作流程(Digital Workflow),讓所有裝配操作、表頭數值、檢修紀錄都回傳雲端保留數位履歷。可為智慧安防及智慧建築,提供如智慧巡檢、著裝檢查及SOP確認等多元應用;在倉儲出貨,大大協助廠方庫存盤點及出貨比對,提升人員工作效能及效率。


同時推出「AccuPick Instant即學即會即用AI視覺解決方案」,此為針對機器人夾取應用的智能解決方案,擅長進行快速訓練AI模型,只需幾秒鐘即可生成精確的揀選點和方向。解決了傳統AI軟體冗長繁瑣的標註和模型訓練時間,可協助進行訂單揀貨、集件配套、卸垛(混合式)、包裝等應用,徹底改變過往揀選和搬運操作的痛點。


未來所羅門將通過加強與合作夥伴的整合,共同推動AI技術的應用和發展,致力為製造業、電子業、汽車業、食品、安防、倉儲、物流、精品等業者,提供更多高品質的產品和解決方案,以滿足不斷變化的市場需求,實現雙贏局面。


因應ChatGPT問世,引爆全球AI浪潮,其中根據資料庫自主學習,創造出新內容、想法的生成式AI,亦成為各界熱議話題。多年來所羅門深耕AI領域,專注於工業自動化和擴增智慧應用,為半導體、汽車、醫療、物流和食品等眾多國際知名客戶提供量身訂製解決方案,累積了豐富有用的大量數據資料。


進而在2023年台北國際自動化工業大展期間推出「ChatGPT服務機器人」,透過整合自主研發的AI技術及ChatGPT的精準解讀能力,讓使用者只要將需求口述給ChatGPT服務機器人,ChatGPT就將引導機器人為客戶挑選適合的飲品和零食。這樣的整合不僅讓學習變得更直觀,更能迅速回應並解決操作中的各種問題,大幅降低使用者在操作過程中遭遇的困惑與障礙,實現深度人機協作效益。



圖四 : 所羅門在2023年推出「ChatGPT服務機器人」,不僅讓學習變得更直觀,更能迅速回應並解決操作中的各種問題,實現深度人機協作效益。(source:Solomon)
圖四 : 所羅門在2023年推出「ChatGPT服務機器人」,不僅讓學習變得更直觀,更能迅速回應並解決操作中的各種問題,實現深度人機協作效益。(source:Solomon)
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