淺談智慧製造在機械工程的應用與挑戰｜專家論點【郭啟全】

2023-01-17

郭啟全（明志科技大學機械工程系教授兼系主任、智慧醫療研究中心教授）

最近開會與學生討論「數位製造（digital manufacturing）」以及「智慧製造（intelligent manufacturing）」兩個專有名詞。很有趣，筆者曾經於臺灣之碩士論文或博士論文內，發現有些研究生會將數位製造以digital fabrication以及智慧製造以smart manufacturing來表示。其實，這一些表示均可以接受，因為這是中文與英文之「gap」。在此，舉一個日常生活中常見的例子來說明，於大賣場或速食店結帳櫃台前面常常出現「暫停服務」，其英文表示可以為Out of service 或Next counter, please。

「智慧製造」是在製造過程（manufacturing process）中，藉由感測器（sensor）取得機台相關數據（data），結合數據分析、機器學習或人工智慧，使製造達到最佳化為目標；「數位製造」是將製造流程串連起來，運用數位工具結合製造流程，所以「智慧製造」與「數位製造」息息相關。

筆者來自台南鄉下。小時候，常常看到鄰居有一台「機器」閉合之後，過一段時間會打開，之後有一個東西從機台之溜滑梯滑下來。很有趣，鄰居的老闆稱此一台機器為「印鈔機」，因為老闆拿著那一些製作出來的東西，就會有商人拿「一大疊鈔票」換取「那一大堆東西」。其實，那一台「印鈔機」就是塑膠射出成型機（plastic injection molding machine）。圖1為明志科技大學機械系之塑膠射出成型機。根據個人淺見以及那個時候之時空背景，塑膠射出成型機之射出成型品是「良品」或「不良品」須以員工來判斷，「印鈔機」一天能夠替老闆賺多少「銀子」也是屬於未知狀態。

約兩年前，筆者曾經到樹林一家專門替瑞典商「IKEA」製作塑膠製品之工廠，訪視明志科技大學機械系之實習學生，觀察到塑膠射出成型機旁邊即安裝一台機械手臂（robotic arm）以及數台攝影機（camera），當塑膠射出成型機之模具打開之後，機械手臂即立刻伸入模具中間取出塑膠製品，接續進行關鍵尺寸檢測，並判斷「良品」或「不良品」，良品擺在一邊，不良品擺在另一邊。所以，此一家工廠一天能夠替老闆賺多少錢，應該可以估算出來，IKEA之訂單何時可以交貨，應該也可以估算出來。

此外，如果能夠將塑膠射出成型機之機台參數「數位化」與「圖形化」，例如：射出壓力、鎖模力量、射出速度、保壓壓力、保壓時間、冷卻液之溫度、冷卻液之流率、模具溫度……等等，均以「量化數據」呈現並與「生產品質」有關。如此，工廠之老闆或主管即能夠於「戰情室（war room）」觀察工廠內部生產線每一台機台之狀況，那就是「智慧製造」。

「數據會說話」，但不一定是正確的。所以智慧製造在機械工程的應用，除了要有「正確數據」之外，還要結合「專業領域知識（professional domain knowledge）」，判斷數據之正確性以及其數據所代表之物理意義。唯有如此，「智慧製造」才能夠真正落實於工業界。