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智慧製造技術應用 產業淨零排放加速器（上）
來源：工商時報網
文／熊治民（工研院產業科技國際策略發展所副組長） 2050淨零排放已是製造業必須面對的挑戰，根據國發會資料顯示，我國2019年溫室氣體排放總量為287.06百萬公噸二氧化碳當量（MtCO2e），其中製造部門排放量最多，為147.46 MtCO2e，約占排放總量51.4%。製造業無論大型企業或中小企業，都須仰賴智慧製造應用方案，分別從能源供應、能源使用效率角度，逐步實現淨零排放目標。國發會在2022年3月公布「臺灣2050淨零排放路徑及策略」，作為後續政府與各界推動淨零排放的重要依據。 針對製造部門淨零轉型推動策略，產業部門將以「先減少排放，再淨零排放」為推動策略，具體作法包括透過製程改善，減少能源消耗及碳排放，在短期內，以設備汰舊更新及導入智慧節能管理為主，長期則朝氫氣技術開發應用及含氟氣體削減等創新技術發展。 能源轉換部分短期以擴大使用天然氣及生質燃料為主，長期則朝百分百使用綠電及無碳能源應用；循環經濟部分，短期以原料替代、使用固體再生燃料及能資源整合為主，長期朝二氧化碳捕捉再利用等突破性創新技術開發應用。幫助製造產業達成淨零排放，有四個關鍵的智慧製造應用方案，第一，結合感測及物聯網，掌握確實能源消耗。日益成熟的各種感測裝置，結合物聯網、機聯網，以及初級資料分析與資訊可視化工具，能夠協助設備、產線、工廠管理人員，快速獲得有用的即時資料。 例如工廠中的動力馬達、空氣壓縮機，以及生產用的工具機、塑膠射出機，都能透過智慧電表、控制器、智慧機上盒等內嵌或外接裝置，呈現監測時段的電力消耗 與用電模式。管理者可依據電力使用 資料，找出能源消耗最多的設備、時段，估算產品製造過程碳足跡；以及與過去歷史資料比對，找出異常製程及設備運作問題。 第二，結合巨量資料及AI人工智慧，實現參數控制最佳化。大量的設備、機台、產線運作資料，經過巨量資料分析及AI人工智慧學習模型，可以進一步透過運作參數最佳化調整，進一步降低總體製程能源消耗。例如工具機可依據切削材料、所需加工精度與表面粗度，透過巨量資料分析，決定可兼顧加工效率與能源消耗的控制參數。 此外，許多機器設備需要較長的暖機時間，因此頻繁的開機、暖機、生產、停機，會使能源消耗量增加。而透過智慧生產排程，從產品規格、交期、原物料供應、機台與人員可用性等生產需求與限制，可規劃出能兼顧交期、成本、產能、能耗的最佳生產規劃。 第三，透過品質檢測及預測，避免重工增加碳排放。人工智慧結合機器視覺、自動光學檢測，已經逐漸成為實現產線品質全檢以及進行品質預測的重要應用方案，提高生產品質與良率，避免持續對瑕疵半成品進行加工，可以減少材料與製程能源浪費，進而減少碳排放。 第四，用數位分身，減少產品生命周期能耗及預測碳足跡。數位分身結合實體產品、設備、流程，以及對應的虛擬數位模型，可以用於產品設計、生產線與流程規劃、生產監控與 流程 控制最佳化，以及產品、設備應用監控及控制最佳化。 國際間有許多製造企業推動淨零排放的案例，國際知名無線通訊企業愛立信（Ericsson），位於美國德州路易斯維爾（Lewisville）的智慧工廠，被世界經濟論壇（WEF）評選為代表工業4.0發展典範的燈塔工廠（Lighthouse factory）。在其智慧工廠中，透過大量使用結合感測器及 4G/5G網路建構的智慧化設備能源管理平台，可即時監控工廠內多種設施的能源消耗、運作狀況、環境參數，並將這些資料可視化，協助人員判別重要資訊、進行決策反應，透過這些智慧化應用方案，路易斯維爾智慧工廠的能源使用量比其他類似設施減少24%，並能達到更高的生產力。 對許多製造企業來說， 推動淨零碳排會導致營運成本與風險增加。但從另一個角度來看，如果企業能持續推動各種淨零排放方案並順利執行，產生實際效益，將可形成另一種競爭優勢，協助提高企業總體競爭力。另一方面，製造企業可以透過內部研發，或是與外部設備供應商、資通訊及智慧科技廠商、廠務及系統整合廠商進行異業合作，將具有實務應用效益的各種節能減碳製造應用方案商品化、服務化，進而衍生出新的獲利管道，將是製造企業在面對未來10至20年淨零排放及永續製造大趨勢下，值得思考與掌握的新成長契機。 敬邀參加111年12月份台商張老師「中、南部」現場預約駐診諮詢服務， 敬請事先報名才能保留座位，歡迎踴躍參加 ＊台商張老師季刊自103年起轉為「月刊」發行囉！有需要的朋友可填寫索閱登記表喔！ 詳情請至以下網址：https://www.chinabiz.org.tw/Ads/ShowC?id=34
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