AI在機械工程的應用與挑戰｜專家論點【郭啟全】

2023-01-12

作者：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）

人工智慧（Artificial Intelligence, AI）其意涵為人類所製造出來的機器表現出來的智慧，一般而言，人工智慧是透過電腦程式來展現人類智慧，此一項技術透過統計學、機器人學、醫學、工程科學…等等，建構與人類相似甚至超越人類之預測、操控機械、控制製程參數、移動…等等之能力。

一年前，筆者於辦公室曾接到一間公司總經理特助之來電提問，如何知道CNC加工機之切削液何時要更換?此外，筆者也曾經被研究生詢問，何要要更換真空注型機之真空泵浦油?因此，筆者舉出四個運用人工智慧於機械工程之應用：（a）齒輪壽命預測與診斷、（b）切削刀具壽命預測與診斷、（c）冷卻液（coolant）壽命之預測與診斷以及（d）真空注型機之真空泵浦油品壽命預測與診斷。塑膠齒輪是電器與3C產品常使用之傳動零件之一，它具有重量較輕以及噪音小等優點，非常適合應用於小功率的3C產品。但是，塑膠齒輪耐磨性與強度低於一般常常見之金屬齒輪。因此，運用人工智慧技術於齒輪壽命預測與診斷是可行的，圖為明志科技大學機械系郭啟全教授兼系主任所帶領之研究團隊自行開發之塑膠齒輪壽命測試系統。

此外，全球機械加工產業朝向高速度與高精度，老師傅曾經對筆者說：「工具機（machine tool）日也操、夜也操」。因此，運用人工智慧於高速加工（High Speed Machining, HSM）之銑刀刀具壽命預測與診斷是可行的。近年來，由於產品生命週期越來越短，模型業者常運用矽膠模具（silicone rubber mold）搭配真空注型技術（vacuum casting technology）製作模型，「真空注型機日也操、夜也操」，真空泵浦油之品質與抽真空時間息息相關。因此，運用人工智慧於真空注型機之真空泵浦油品壽命預測與診斷是可行的。

臺灣是製造王國，強項為製造業，德國政府所提出的工業4.0（Industry 4.0），強調智慧製造（intelligent manufacturing）。筆者認為臺灣製造業一定需要AI人才，當臺灣製造業廣泛應用AI技術之後，將有機會提升產能以及使生產節能。因為製造業將以最節能參數進行生產，生產過程中即可自然地降低碳排放量（carbon emission），進而使臺灣製造業符合第二十四屆聯合國大會所提倡永續發展（sustainable development）之精神。筆者認為人工智慧不但可以替機械工程創出更多的研究方向而且能夠創造更多有趣的工作，所以人工智慧對於機械工程反而是「利大於弊！」。