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2019-08-16工業4.0再進化—成大團隊全球首創工業4.1
452 期
Author 作者
謝育哲／本刊編輯。
工業4.0看似前途無量，但目前面臨最大的問題在於，其不斷強調提升生產率，但卻忽略提升產品的良率（quality）。對此，在科技部的支持下，來自成功大學的鄭芳田教授（圖一）與其團隊致力於改善工業4.0所面臨的困境，並以「工業4.1」與智慧製造為目標，為未來的工業生產提出全新的願景。
「工業4.0」一詞源自於德國政府所提出的高科技計畫，又稱為第四次工業革命。其概念為透過物聯網（internet of things, IoT）與虛實整合系統（cyber-physicalsystem, CPS），結合目前工業相關的技術、銷售及產品體驗，並透過人工智慧建立具有適應性、資源效率及人機工程學（human factors and ergonomics）的智慧型工廠，更在商業與價值流程中整合商業客戶，提供完善的售後服務。未來的工業4.0，將可運用電腦預測，如天氣、公共運輸系統及市場調查等，精準生產或調度現有資源，降低多餘成本的浪費。
圖一:鄭芳田教授解釋工業 4.1 原理。(謝育哲 攝影)
工業4.1緣起
過去，鄭芳田與其研究團隊就曾三度以全自動虛擬量測系統（Automatic Virtual Metrology, AVM）獲得經濟部頒發的「國家發明創作獎」，團隊在虛擬測量領域中備受各界肯定。後續根據國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心的統計結果顯示，鄭芳田在AI運用於製造領域的專利數在學術界名列前茅，其專利價值更是當前學界最高。
鄭芳田分別於2012、2015與2017年，執行國科會「智慧製造雲」、科技部「先進製造物聯雲」計畫及榮獲電機電子工程師學會（Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE）自動化科學與工程國際學術研討會的最佳論文獎，為後續工業4.1計畫奠定完善的基礎。
強調「良率」
如前所述，工業4.0雖強調提升生產率，但對於提高產品良率卻恤近忽遠。對此，鄭芳田認為，採用AVM可線上即時提供所有產品進行全檢，當系統找出任一不良品時，可立即將其挑出不交貨，達到產品接近零缺陷的目標。另外，鄭芳田也表示，對於被挑出的不良瑕疵品，利用智慧型良率管理（intelligent yield management, IYM）系統找出不良品的缺陷主因，進而改善並防堵類似不良再現，使所有產品達掉近乎零缺陷。
實踐工業4.1
去（2018）年，鄭芳田於成功大學成立了智慧製造研究中心（iMRC），研發智慧工廠自動化（Intelligent Factory Automation, iFA）的智慧製造雲端服務系統。iFA擁有AVM、IYM，可完成智慧製造所需大數據資料收集、進行邊緣運算的關鍵物聯網元件（Cyber-Physical Agent, CPA）、先進製造物聯雲（Advanced Manufacturing Cloud of Things, AMCoT）架構及可預測機臺剩餘壽命的智慧型保養（Intelligent Power Module, IPM）等智慧化服務系統。鄭芳田表示，運用iFA將可超越目前的工業4.0，並協助國內製造業達成產品零缺陷的目標。
工業4.1邁向世界
對於工業4.1的推廣，成大以於去年12月與中華電信、智能生產方案服務公司及先知科技共同成立智慧製造方案戰略聯盟，將iFA平台商品化。鄭芳田表示，此服務特別適合中小企業，加速臺灣產業升級。另外，iFA也已於日月光、漢翔及台塑等公司生產線上使用。
未來金屬積層製造的應用將遍佈全球工業，為有效解決製成問題與提升品質，鄭芳田同時也將AVM技術與iFA平台應用於此，此相關研究將於金屬積層平台實際上線，並申請美國專利，改善現階段工業端的應用，實踐工業4.1的願景。