資訊科技快速革新，強調「客製化」生產為核心精神的「智慧製造」，成為「工業4.0」時代的推動重點。在本次與町洋企業的產學合作計畫中，由本校資訊科學系李蔡彥教授主持的「流程再造的模擬及視覺化」子計畫，便是在發展「客製化」的智慧製造概念下推動。本子計畫致力於運用資訊科技，突破傳統製造技術僅能大量生產、卻無法客製化的侷限，透過開發輕量化的虛實整合系統（CPS），協助改變製造的流程與方法，以提高產品價值。

傳統生產線設計需經過模型建置、生產、組裝、調校等諸多程序，往往費時良久。CPS系統旨在開發「數位分身」(digital twin)，透過3D虛擬技術，幫助自動化機具（如：機器手臂）預先模擬及預測實體產品生產情境。李蔡彥強調，製造流程設計位於生產線前端，若能透過視覺化模擬工具，提早發現潛在問題、即時線上調校，將能大幅縮短實際生產線設計過程，降低現實中探索的時間與經濟成本。

本子計畫所開發的CPS系統具有三大特點：輕量化、視覺化、智慧化。由於現有的CPS系統多仰賴國外大廠導入，導入條件與成本過高，亦不合乎台灣中小型企業需求，因此，李蔡彥團隊致力為台灣中小型企業量身打造瘦身、精簡版的CPS系統，從生產流程中尋找適合的零組件切入，以解決單一問題為目標。再透過視覺化擬真的方式，同時於電腦和虛擬實境呈現生產流程，此外，使用者能搭配穿戴裝置，沉浸於虛擬實境與模型直接互動，以自然的操控方式設定機器手臂產生最佳化的移動路徑。

利用町洋企業提供的CAD模型，在團隊一年的努力下，目前已完成CAD模型的匯出與簡化、機器手臂的機構設定、視覺化人機介面的設計，現已準備好一套樣本系統，經由後續實測、企業方回饋再加以滾動修正，日後期望能將產品上線。為了跟上「人機互動」的未來趨勢，團隊也將持續發展智慧型互動系統，優化機器手臂預測路徑的效率，俾益使用者獲得更加即時的互動體驗。

作為本子計畫主持人，李蔡彥分享，瞭解產業需求、如何將企業提供的龐大模型加以簡化，開發成具發展性、延伸性、並同時保留互動性與視覺化特點的系統，是合作過程中的燒腦難題。學術界與產業界看待問題的視角迥異，產業界具備生產實務經驗，著眼於公司營運現實；學術界則負責開發、培養進階技術，提供前瞻性的想法。此次跨域合作借重彼此所長，除了為町洋企業帶來減少成本支出的實際效益外，更重要的是「帶給企業未來智慧製造的想像」，透過虛擬實境的即時運算技術，冀望能進一步帶領台灣企業達成「客製化」動態生產的願景。未來的智慧製造理想藍圖，正從CPS系統開始逐步描繪。

發行：產創總中心
圖片：產創總中心
撰文：蘇郁淳