AI應用

數位化製程管理奠定基礎 接軌國際市場新趨勢

產業AI化加速整合 駕馭ESG時代商機

2023-05-02
全球科技巨頭積極投入人工智慧(AI)領域,例如近期熱門的生成式AI已展現卓越成果。台灣在此趨勢中也展示出獨具特色的研發實力。2022年,中央研究院資訊科學研究所所長廖弘源帶領的團隊,繼2020年發表電腦視覺領域的YOLOv4之後,再度發表具有更高辨識度和擴充性的YOLOv7物件辨識(Object Detection)模型,每秒顯示影格數(FPS)5到160範圍內的速度、準確度幾乎超過了所有已知的物件偵測器,可望為製造業的瑕疵檢測等工業應用場域推升精準度。

眾所皆知,OpenAI研發的人工智慧聊天機器人程式ChatGPT於2022年11月上線後,引起全球矚目。同時,Stable AI公司推出開源的「擴散模型(Diffusion Model)」,可用於文字生成圖片,使人們難以分辨真偽。此外,Meta亦推出全新「語音轉單元翻譯(S2UT)」系統,具有閩南語(台語)和英語即時互譯的能力。

由網管人、新電子、新通訊三本專業雜誌共同主辦的「數位化智慧製造轉型策略論壇」,集結了眾多跨領域專家,攜手為產業獻策,善用現代化科技技術,逐步邁向智慧製造願景。

台灣人工智慧學校產學長郭秉宸指出,除了AI演算模型呈現爆發式成長之外,為提升資料處理速度與效率,台灣產業積極投入研發人工智慧加速器(AI Accelerator)專用晶片,將可大幅縮短晶片設計所需花費的時間。同時,Google母公司Alphabet旗下的DeepMind揭露了最新研究成果AlphaTensor,提出了一個強化學習的架構,將可能加快深度學習的硬體發展速度,進而縮短訓練AI模型的時間。

台灣人工智慧學校產學長郭秉宸提醒,AI演算分析為破壞式創新技術,大部分的企業無法一步到位。特別是資源有限的中小企業,先行提升基礎能力才是當務之急,奠定基礎以邁向智慧化。

產業AI融入智慧製造

AI技術快速發展,在工業領域的應用前景變得越來越廣闊,這將有助於緩解因少子化而引起的勞動力短缺問題。郭秉宸提到,若將相關應用技術如元宇宙(Metaverse)技術引進產線,勢必能帶來重要突破。近期國際大廠接連發布的研發成果就顯示出AI應用的快速發展,例如Google將AI導入Workspace,OpenAI推出GPT-4模型,Midjourney發表v5版本,百度展示文心一言,以及微軟推出Microsoft 365 Copilot等。

NVIDIA在年度開發者大會宣布推出四款推論平台供全球開發人員使用,以加速全球生成式AI發展。推論平台可應用於人工智慧影片、影像生成、大型語言模型部署和推薦系統推論等領域。此外,NVIDIA還推出了AI Foundations雲端服務,協助企業建立、完善及運作自訂的大型語言模型和生成式AI模型。

此外NVIDIA更將Omniverse與微軟Azure雲端服務的數位孿生(Digital Twin)、物聯網相互結合,讓企業能將實體環境中各種感測器產生的即時資料傳送至虛擬副本。如此一來,企業可藉此建立並運行更準確且功能齊全的數位分身,以提高對實體環境變化的自動回應能力。

郭秉宸引述NVIDIA執行長黃仁勳在開發者大會演講中表示:「AI的iPhone時刻已到來。」他認為,這意味著AI奇點(AI Singularity)已經來臨。在這個關鍵時刻之後,AI將能夠自我改進並持續擴展其知識和能力。

儘管有人認為生成式AI與製造行業無關,事實卻不盡然。郭秉宸解釋,智慧製造面臨的三大挑戰包括數位化、零碳排放和供應鏈轉型。這些挑戰已經超越了過去產業關注的大量製造、研發人力、指標監控、反應式製造和自動化等問題。在台灣,營收超過百億美元的電子業大廠多達17家,而它們都已經開始踏上智慧化之路。

隨著AI應用成熟度日漸提升,國際智慧製造供應鏈將進入另一個層次,從全球化及自由貿易走向主權製造與重建韌性供應鏈。台灣廠商已進入數個主權製造體系,以重新塑造供應鏈韌性。當前的全球化已從尋求低廉勞動力的分工生產,轉向更貼近市場的在地化生產。

實務經驗將轉換成數位模型

在創投公司Hive Ventures與台灣人工智慧學校合作共同發布的2022年台灣AI趨勢報告中,把AI成熟度區分為7個等級,2022年較2021年大幅提升,推測是因為疫情加速了企業的數位化腳步。觀察在成長期的企業比重,2021年僅有25.7%,2022年大幅成長至48.7%,顯示將近一半的受訪企業已有AI項目被驗證、部署及展現價值(第4級),或是正擴大導入AI(第5級),甚至已成為企業的DNA(第6級)。此報告也發現在導入期的企業亦有明顯成長,2021年約有三成受訪企業仍處於第2級,但2022年已有超過三成企業邁入第3級,意即企業已完成AI基礎設施建置,開始邁向實驗商業案例階段。

郭秉宸以友達光電為例說明,其轉型計畫始於2016年。著眼於面板產業特性深受景氣循環影響,營收不是大賠就是大賺,友達光電欲藉轉型讓顯示型面板具有更高價值,因此指派一千多位員工到台灣人工智慧學校學習,建立共同語言來解決各種難題。這一千多名員工同時也扮演種子教練,讓更多人理解轉型的必要性,以及新科技的應用導入並非取代既有人力,而是提高產出價值,最終達到讓不同職務的員工都能自主找到轉型的題目。

友達光電不僅自主開發AI平台,還攜手新創公司杰倫智能(Profet AI),使用AutoML平台提供Low Code/No Code的能力,把以往須撰寫程式碼運行的操作,改為透過圖形介面點擊、拖拉的方式達成,讓非資料科學家、非技術專家都可使用AI解決問題。未來場域的實務經驗將轉換成數位模型,透過AutoML逐步提升成熟度,讓AI賦能領域專家創新競爭力。

儘管AI已開始展現價值,郭秉宸提醒,AI大數據演算分析為破壞式創新技術,大部分的企業無法一步到位。特別是資源有限的中小企業,先行提升基礎能力才是當務之急,提高彈性生產和有效監控,進而增進預測能力、彈性決策能力,再逐步邁向智慧化。

華電聯網5G專網及應用協理楊純福指出,在政府政策支持下已成立5G開放網路實驗室,建立國際級的驗證開放平台,藉此推動5G專網落地到智慧製造。

智慧聯網國家隊:5G專網落地就差一關鍵

過去三年疫情席捲全球,改變了人們的生活與工作方式,數位轉型已成為各產業的營運核心計畫。華電聯網5G專網暨應用協理楊純福引述工研院發布的「疫情升溫對產業影響調查」,發現7成的製造業及服務業營運受此波疫情影響。主因為員工居家隔離、自主健康管理等狀況,對企業正常運作造成衝擊。

「儘管如今疫情退去,遠距工作、數位轉型計畫的進程仍持續發展中。5G通訊技術正是數位轉型的重要推手,它具有大頻寬、低延遲、廣連結的特性,這些優勢使5G成為數位轉型的關鍵基石。」楊純福說。

目前產業廣泛地擴展物聯網應用場域,5G專網正可滿足連網需求,為企業帶來更多的創新機會。例如關燈工廠可利用大頻寬和低延遲的特性實現自動化生產。在5G專網的支援下,工廠的工作流程能夠與後端人工智慧系統無縫接軌,提高營運效率。

此外,5G專網還具有可控可管的特點,企業可根據自身需求設置。目前政府積極推動5G專網的發展,已開放N79頻段之4.8到4.9GHz供5G專網使用。企業可申請相應頻段,成為自己公司的營運商,建立專屬5G網路。

楊純福認為,開放式無線接取網路(Open RAN)標準可讓不同供應商提供的行動網路設備之間具有互通性,藉此降低建置成本。在政府政策支持下,不僅號召本土資通訊廠商攜手組成5G國家隊,經濟部工業局更進一步成立5G開放網路實驗室,建立國際級的5G驗證開放平台,實現國產5G藍圖最後一塊拼圖。華電聯網正是成員之一,藉此推動5G專網落地到智慧製造,實現無人搬運車、虛擬實境、自動光學檢測(AOI)等應用。

「數位化智慧製造轉型策略論壇」吸引北中南科學園區從業者熱情參與。

從設備聯網走向AIoT數位轉型

為了協助產業從設備聯網走向人工智慧物聯網(AIoT),實現智慧製造的數位轉型,研華科技運用雲端原生技術搭建WISE-PaaS工業物聯網平台,串接邊緣端設備、企業核心應用系統、公有雲平台,以達到IT與OT的融合,降低應用架構的複雜度。

研華科技資深市場開發經理卓建曄說明,WISE-PaaS的核心功能是將OT和IT串連起來,使企業能夠在單一平台上運用大數據進行分析與管控。WISE-PaaS平台基於Kubernetes容器環境提供標準化管理服務,包含應用管理、多租戶工作空間、資源管理、授權管理等機制。此外,WISE-PaaS內建單一登入(Single Sign-On)機制,讓企業IT、系統整合商、開發商等不同角色,依據合理權限取用相關資源。

面對當前生產過程的成本與複雜性不斷提高,設備自動化已然成為現代高科技製造業的關鍵要素。卓建曄觀察,如今已有許多企業在不同層面實現自動化,如設備監控、資料蒐集、警報、事件管理等方面。因此要提高產品品質與可靠性的最佳方法,便是盡可能減少人工與產品的直接接觸,進而實現高度自動化,以確保生產過程的高效與精準。

「研華科技發展用於管理各種設備類型的『MachineUnite設備雲智聯』解決方案,正可協助現場管理者與操作者遠端進行機器管理,掌握機台的運行資料和設定,有效縮短異常事件的反應時間。」卓建曄說。

研華科技資深市場開發經理卓建曄表示,研華科技發展用於管理各種設備類型的MachineUnite設備雲智聯解決方案,可協助現場管理者掌握機台的運行資料和設定,有效縮短異常事件的反應時間。

針對大型馬達、泵浦、風機與空壓機等旋轉設備的預兆診斷,檢測指標涵蓋機械零件鬆動、馬達不規則振動、滾動軸承損壞等不同因子。MachineUnite可進一步搭配AIFS/PHM方案,透過蒐集設備產生的多重特徵值,訓練AI演算模型輔助實現即時異常偵測,讓現場工程師能夠先行排除以免造成故障事故。

雲端×智慧製造:開創企業ESG轉型新格局

隨著立法院在2023年1月三讀通過《氣候變遷因應法》,企業必須進一步加強對環境、社會與公司治理(ESG)的重視。iKala雲端科技事業部解決方案架構總監李永捷指出,台灣正式進入ESG碳盤查啟動的元年,將「2050淨零排放」目標納入法規,2030年台灣的中期減排目標也上修到24%,藉此彰顯台灣推動永續的承諾。

從國際趨勢發展來看,歐盟碳邊界調整機制(CBAM)、美國清潔競爭法案(CCA)等減碳法案即將上路。屆時台灣製造的產品出口,須依據產品直接與間接的碳排放量統計進行申報,以繳交碳邊境稅。李永捷指出,生產製造產品過程中碳排愈高,產品在國際市場上的競爭力越愈低。因此,企業營運除了計算成本價格之外,還需納入碳排量,以提高產品在國際市場的優勢。

對此,李永捷建議企業可先從碳盤查開始著手,了解機房和生產線中各設備的碳排放情況,才能制定減量計畫,逐步達到淨零排放的目標。採用雲端服務正可減少自建機房產生多餘碳排。當前主流的AWS、Google公有雲服務供應商,近年來積極地投入研發自家晶片,不僅著眼於提高運算效能,亦可藉此達到節能的效益。以AWS為例,日前發布的Nitro v5晶片,較上一代v4的每秒封包量(PPS)提升60%運行效能、降低30%延遲時間,也將用電量降低了40%。

iKala雲端科技事業部解決方案架構總監李永捷表示,採用雲端服務有助於減少自建機房產生多餘碳排。當企業把營運系統遷移上雲後,便無須再自行處理碳排放計算問題,而是直接從儀表板上獲取相關報告。

雲端服務供應商大多已提出永續發展計畫。AWS目標是在2025年實現所有機房使用再生能源;Google則計畫在2030年前改為24小時全天候使用無碳能源。李永捷進一步說明,這些雲端服務供應商也提供了碳排放報告,方便用戶了解自己的專案碳排放情況。因此,當企業把營運系統遷移上雲後,便無須再自行處理碳排放計算問題,而是直接從儀表板上獲取相關報告。對於企業在推進綠色發展和降低碳排放方面具有明顯助益。

淨零碳排趨勢下製造業的挑戰與數位碳盤查方案

近年來,ESG成為全球關注的重要趨勢。然而,伊雲谷數位科技企業ESG永續顧問吳衍諭觀察,台灣企業在碳管理方面的表現仍尚待提升。他說明,99%的中小型企業,目前僅有26%開始投入碳管理。主要原因在於這些公司專注於自身製程與製造,對於減碳、碳排放和ESG的關注度不足。雖然近來有越來越多機構提供輔導與服務,但相關資源和經驗仍有待加強。

伊雲谷數位科技企業ESG永續顧問吳衍諭強調,ESG不再只是口號或紙上談兵,而是要具體落實到企業營運,才有能力因應國內外法規遵循的挑戰、鞏固市場競爭力。

全球產業之所以投入發展ESG,除了源自國際市場趨勢驅動,也包括可藉此提升企業形象、尋找新商業模式。政府近年來呼籲企業達到2050淨零碳排的目標,並要求上市櫃公司2029年完成碳排放查證,吳衍諭指出,當前碳排放查證方法深受到不同法規影響,例如環保署、金管會等不同機構的規範。此外,也有國際的ISO 14064系列標準。他認為,雖然細節上相似,但分配方式和要求仍有差異。因此企業在進行碳排放查證時,建議先釐清需要因應的法規要求準則。

為了實現碳減排目標,許多國家正在研究如何制定碳價格。台灣環保署目前正在研究碳費定價機制,預計碳價將在每噸300元台幣以上。另外,環保署也推出了一個「碳交易平台」,企業可以依照該平台上的方法進行減碳行動。吳衍諭直言,由於台灣尚無成熟的碳交易市場,企業對此類減碳行動的熱情並不高。對此,政府已經開始推動類似碳交易的政策,例如機車轉換電動車後,可以獲得一定數量的減碳貢獻價值。企業可以將這些碳額賣給有需求的其他企業,以達到環保目標。

同時,歐盟的碳邊境調整機制(CBAM)將於今年10月試運行,並在三年後正式實施。該機制將對更多產品徵收碳稅,包括金屬加工等,屆時台灣的出口廠商將受到此政策的影響。

「數位化智慧製造轉型策略論壇」現場交流互動熱絡。

除了政策和碳價成本之外,產業鏈的碳管理也成為一個熱門議題。事實上,大部分產業的碳排放並非來自廠內製造,而是來自購買的原料和製造過程中的碳排放。在ISO標準框架下,這些碳排放將被納入計算。

吳衍諭強調,ESG不再只是口號或紙上談兵,而是要具體落實到企業營運。企業應積極調整策略、投入資源並完善內部人員的ESG知識,才有能力因應國內外法規遵循的挑戰、鞏固市場競爭力。 

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