[台灣人工智慧學校] 台灣智慧製造的今日與明日
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主題演講: 台灣智慧製造的今日與明日 講 者: 葉哲良副執行秘書 (行政院科技會報辦公室)
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- 2. J. Andrew Yeh 個人簡介 • 學歷 – 學士：台灣大學 機械工程 – 碩士：Cornell Univ. 機械、電機 – 博士：Cornell Univ. 電機 • 經歷 – Co-founder: AIP Networks, inc., CA, USA – 教授：國立清華大學 – 法人主任：國家實驗研究院 儀器科技研究中心 – 副執行秘書：行政院科技會報辦公室 2018/8/29 2
- 3. 數據競賽 3
- 4. J. Andrew Yeh 全國智慧製造大數據分析競賽 • 總獎金 220萬(企業提供) • 數據來源：企業生產資料 • 贊助單位：上銀科技股份有限公司、公準 精密工業股份有限公司、東台精機股份有 限公司、國家實驗研究院儀器科技研究中 心、漢翔航空工業股份有限公司 • 團隊報名截止日期：08/06 • 報名隊伍：104隊，含新創組13隊。 2018/8/29 4 葉哲良教授、蔡孟勳教授
- 6. (二)新增協助中小型製造業供應鏈資訊串流及導入AI應用 客戶需求：少量、多樣、急單、高品質 製造準則：短生產週期、低庫存、高品質 發展「智慧製造方案設計整合服務」 藉由生產製造與AI之結合，讓生產數據可透過AI系 統做出即時而正確判斷， 加強決策正確性。 透過AI輔助生產規劃結合庫存數據，降低存貨與生 產效益不足問題。 強化我國北中南區域產業聚落之生產效率與國際競 爭力。 提升我國系統整合設計規劃服務能量，進而 衍生新的市場及服務商機，擴大企業營運規 模。 藉由政府計畫，提供業者實施服務之機會， 衍生成立系統整合設計規劃服務能量之國家 隊 以營收30億以下之中小型製造業為主。 (針對重點產業聚落，以中心廠帶衛星廠合作模式推動) 推動對象 中小型製造業供應鏈智慧製造數位連結 推動效益 政府支持中小企業智慧創新轉型規劃作法 申請截止日期：2018.08.3x 主責部會：經濟部工業局
- 7. (二)新增協助中小型製造業供應鏈資訊串流及導入AI應用 4.初步規劃作法 運用補助資源協助中小型製造業落實AI應用，並促進系統整合設計規劃服務 (1)選定北中南重點產業聚落：篩選具國際競爭力之產業聚落，強化供應鏈 AI應用 (2)先期顧問規劃(Phase0)，提升導入成功率：由系統整合設計規劃公司， 結合產業聚落內有意願、有潛力的廠商(及供應商)共同提案推動。 (3)兩階段補助輔導，落實AI應用效益 • 由系統設計整合公司結合資服業者、SI廠商與中小企業共同提案， 並落實到實際產線。 • 第1階段(Phase1):要能落實資訊系統串接，完成生產及營運資料擷取及累積等AI基礎，才 能進入下一階段。 • 第2階段(Phase2):須達到AI數據資料分析與活用，促成降低庫存、供需預測、提升訂單達 交等效益。 政府支持中小企業智慧創新轉型規劃作法
- 8. 全球變遷 8
- 9. J. Andrew Yehhttp://www.washingtonpost.com/blogs/innovations/post/about-those-2005-and-2013-photos-of-the-crowds-in-st-peters- square/2013/03/14/aaf1067a-8cf9-11e2-9f54-f3fdd70acad2_blog.html Foresee it's coming? 2005 2013
- 10. J. Andrew Yeh TOP 100 Brands 2017 2018/8/29 10 *Demand Driven Economy
- 11. J. Andrew Yeh 全球供需、製造資訊化 US CN EU/GR JP TW Manufacturer w/ Brand Intel, Ford Huawei BMW, Benz, Audi, VW Toyota, Honda, Canon, Nissan - Manufacturer w/o Brand tsmc, Foxconn 寶成 PCG Brand only Apple, Nike Adidas - Platform Google, Amazon, eBay - IT IBM, Oracle SAP - 2018/8/29 11
- 12. J. Andrew Yeh Economy Cycle Macro Economy ~8 years Industry (Auto Demand Switching) ~40 years Digi Era (Software/Hardware Switching) ~10 years 2018/8/29 12
- 13. J. Andrew Yeh History of Auto Innovation Performance Craft Production '00 '40 '80 Manufacture Strategy '10 Product: Customized, Expensive, Process: One at a time, Piece fitting Supply Chain: Local, low volume Marketing Strategy: High end, luxury, custom Weaknesses: Inefficient Ford Mass Production Sloan/GM Production Toyota Lean Production Product: Simple, unvarying Process: Interchg parts, moving ass’y; hi wage Supply Chain: simple parts, unvarying, vertical integration Marketing Strategy: low price, high vol, “horseless” Weaknesses: inflexible Product: Broad line; constantly changing Process: Flexible Mass production Supply Chain: Complex, Vertical integratio Marketing Strategy: Segmented Financial Strategy: Consumer Credit Weaknesses: Complexity Product: Simplified, then growing line Process: Intensive improvement focus Supply Chain: Intensively managed Marketing Strategy: reliability, quality Weaknesses: over reaching? '80 Time
- 14. J. Andrew Yeh 工業4.0 模式、標準 創新商業模 式 USA vs. Germany/China 2018/8/29 左拉 虛擬結盟、意圖主導 右抄 運用國家障礙、阻礙美商進入 供給 供需影 響力拉 鋸 需求 需求主導生產 生產滲透需求
- 15. J. Andrew Yeh CN因子 (2015) • 產能利用率 68% • 成長率 1% • 利潤率 1% • 工資 10% • Corp. debt/GDP 160% • 供給側改革 • 中國製造2025 • 區域經濟集體發展 2018/8/29 15
- 16. 台灣因應全球變遷 16
- 17. J. Andrew Yeh 台灣工業變革 Performance 工業區 加工出口區 '60,66 外部型態 '80 • 民國64年，台灣遭逢能源危機的衝擊 ，加工業已日過中天，工資上漲，產 品趕不上時代需求，發展現代化工業 能力 科學工業園區 科技代工 - tsmc - EMS • 政府財政困難，外匯短缺、人口 遽增、失業率偏高 • 拓展對外貿易、吸引工業投資、 引進最新技術與增加就業機會 Timeline2000AD 發展品牌 - acer, ASUS 內化創新… 數位經濟? 核心創新? 工業4.0? Since 2000~ 國家策略為何? 各縣市皆有 科學園區、大學!?
- 18. J. Andrew Yeh 2016年全球前三大之台灣產業/產品 • 平面顯示器產業之面板產值全球第2 • 半導體產業產值全球第2。(晶圓代工及IC封裝測試全球第 1，IC設計全球第2) • 紡織產業中的人造纖維產業，以產量計全球第3 全球第一 全球第二 全球第三 晶圓代工、IC封測、桌上 型電腦、主機板、筆記型 電腦、速食麵、茶飲料、 印刷電路板、ABS、高階 自行車、PND、Cable、 DSL CPE、ＷLAN、玻纖 布、電解銅箔、機能性布 料、高爾夫球頭 IC設計、平板電腦、伺服 器、IC載板、PTA、TPE、 電動代步車、矽晶型太陽 能電池、大型TFT LCD面 板(>10”)、中小型TFT LCD面板(<10”)、電子/數 位血壓計 液晶監視器、味精、滾珠 導螺桿、LED元件、OLED 涵蓋海外生產產量計算 資料來源：經濟部技術處ITIS計畫，2017/04，台經院研究三所整理，2018/01。 與2000年前相若!
- 19. J. Andrew Yeh 1997亞洲 金融風暴後(轉型失利) • 質的轉型? – 各縣市都設科學園區，但量變不足以產生質變 – 1997年起，廣設大學(學生招生量、大學數量) • 困局 – GDP成長(好否?) vs. 薪資成長 – 薪資成長率 vs. CPI (適宜否?) – 收入 vs. 居住環境 – 企業文化 vs. 勞動文化 – 老人化社會 2018/8/29 19
- 20. J. Andrew Yeh 台灣 韓國 日本 新加坡 美國 2005 57.8 62.0 60.4 - 66.0 2006 57.9 61.9 60.4 65.0 66.2 2007 58.3 61.8 60.4 65.1 66.0 2008 58.3 61.5 60.2 65.6 66.0 2009 57.9 60.8 59.9 65.4 65.4 2010 58.1 61.0 59.6 66.2 64.7 2011 58.2 61.1 59.3 66.1 64.1 2012 58.4 61.3 59.1 66.6 63.7 2013 58.4 61.5 59.3 66.7 63.2 2014 58.5 62.4 59.4 67.0 62.9 資料來源：勞動部，國際勞動統計。 資料來源：勞動部，國際勞動統計。 台灣人口老化比重高 各國勞動參與率(%) 各國老年人口(65歲以上)(%) 台灣勞動參與率偏低 台灣面臨勞動力人口高齡化 及就業人數減縮的壓力
- 21. J. Andrew Yeh 新竹南北兩區的發展差異 2018/8/29 21 2017/11/28 新北市 1,223,867 桃園市 1,317,790 台南市 1,063,495 高雄市 1,166,824 花蓮縣 948,501 台中市 1,140,325 台北市 1,568,945 屏東縣 911,258 新竹市 1,537,317 金融、電商 晶片、半導體 機械 石化
- 22. J. Andrew Yeh 台灣企業樣態 金融、電商 晶片、半導 體 機械 石化 產品生命週期 /Clockspeed 企業文化 (Task vs. Relation) 規模(國際比較) 國際化 vs. 西進 接班(家族、經理人) 2018/8/29 22
- 23. J. Andrew Yeh 台灣硬體製造業轉型否? • 轉進 – 軟配硬 (研華) – 軟硬整合 – 以軟帶硬 – 服務導向 (tsmc) • Timing 對否? • 軟體服務新創… 2018/8/29 23
- 24. J. Andrew Yeh 硬體 網路經濟 2001-02 網路泡沫 2015-17 QE後 2008-09 金融海嘯 IoT、Big Data、AI 2018 Google, Microsoft, IBM 擴大投資台灣。 Why? 快速滾動的時代巨輪
- 25. J. Andrew Yeh 速度 準度 產、銷、人、發、財 人、機、料、法 自動化 資訊串流 大數據 人工智慧 • 模具：30天 3天 • Zara：庫存 7%(RFID) • tsmc： 10nm 製程/ 檢測判讀 (AI) 短鏈革命 加速供應鏈連動 (速度、準度) 航太業 擴大委外 部份製造業 提高自製率 所以，你的選擇 …… 供應鏈、製造鏈資訊連動 …… 進擊全球：速度與準度
- 26. J. Andrew Yeh 出處：《2018資誠臺灣企業領袖調查報告》 44%臺灣CEO 樂觀看待未 來一年經濟 前景 83%臺灣CEO 認同以多元 指標來衡量 繁榮 民粹主義、 匯率不穩定 、法規過度 監管、氣候 變遷與環境 破壞為主要 外在威脅 數位浪潮來 襲 46%臺灣 CEO認為數 位化人才難 覓 91%臺灣CEO 認同 強化組 織的軟實力 來吸引人才 2018~ 台灣CEO展望
- 27. 機械業現況 27
- 28. J. Andrew Yeh (設備、製造業)中小企業需求 工業 用地 • 有土斯 有財 勞動 力彈 性 • 一例一 休 匯率 • 毛利率 G2接 班 • 迎接國 際O2O 的消費 時代 資訊/ 數位 能量 • 少量多 樣急單 • 客製化
- 29. J. Andrew Yeh 北部產業群聚 • 模具產業(以沖壓模及3C模具為主) 中部產業群聚 • 金屬加工產業(註) (技術斷層與勞動力不足問題)大) 表面處理業(產值1,216億元、出口比例約41%、 廠商家數約1,438家、從業3.4萬人) • 手工具產業 (全球第2大出口國，高度依賴人力) (產值628億元、出口比例約90%、廠商家數約1,799家家、 從業3.7萬人) •航太產業 (漢翔為全球MRJ飛機複材結構件唯一供應據點) (產值1,000億元、廠商家數約140家、從業1.4萬人) • 工業機器人產業 (產業缺工，市場需求大) (產值99億元、廠商家數約近百家、從業約1萬人) • 水五金產業 (產業缺工，，高度依賴人力) (產值338億元、出口比例約77%、廠商家數約1,626家、 從業3.5萬人) 南部產業群聚 • 橡塑膠設備產業 (勞力密集，出口市場過度集中 ) • 扣件產業(全球螺絲螺帽生產重要群聚) (產值1,318億元、出口比例約93%、廠商家數約1,626家、從業3.5萬人) • 模具產業(以沖壓模及塑膠模具為主) • 模具產業(南部+北部) (產值538億元、出口比例約36%、廠商家數約3,389家 、從業4.2萬人) 註：金屬加工產業歸屬於金屬製品業，包含「手工具業、扣件業、模具產業及表面處理業」 •工具機產業 (產值1,211億元、出口比例約78%、廠商家數約1,800家、 從業4.0萬人) • 產業機械(以橡塑膠、紡織、木工機械產業為主 ) (產值887億元、廠商家數約1,222家、從業2.3萬人) 機械產業群聚 凝聚產業力量，立足國際競爭
- 30. J. Andrew Yeh資料來源: 臺中市政府 臺中港 臺中市 彰化縣 大肚溪 光電面板 產業 工具機暨機 械零組件 自行車及 零組件 航太產業 手工具 木工機械 蘋果產品、Google太陽能、西門子生技、保時捷關鍵齒輪、Tesla電動車馬達、台 積電15廠用機器手臂，都須仰賴黃金縱谷的精密技術和彈性 影響全世界的60公里 中台灣機械產業
- 31. J. Andrew Yeh 手工具機產業 • 已經高度成熟 – 十年幾乎沒有成長。 – 人均產值低於300萬。 31
- 32. J. Andrew Yeh 機械產業活力因子 研發 市場 人才毛利率 出口比例 競爭對手 相對匯率 2016全年 相對於日本：持平 相對於韓國、中國： 升值6-9% 平均六成多 平均不足兩成 龍頭廠商研發 投入不足3% 沒有一家純機械 企業在學生選擇 名單Top 10 極待耕耘 新興國家
- 33. J. Andrew Yeh 研發投入 • 機械業偏低，工具機更低 工具機 營收 研發費用 占營業淨額之比例 104年度 103 年度 104 年第一季 東台精機 9,188,940 265,633 2.93% 62,009 3.41% 程泰機械 7,160,488 146,196 1.87% 42,968 2.38% 竹科 高於全 台均值 研發投入有助 於提升毛利率!
- 34. 製造業資訊化&服務化的挑戰 34
- 35. J. Andrew Yeh Horizontal Competition • Vertical Industry Structure with Integral Product/System Architecture
- 36. J. Andrew Yeh Horizontal/Vertical Competition • Horizontal Industry Structure with Modular Product/System Architecture
- 37. J. Andrew Yeh Industry Competition 產業競爭 – 產品與動能
- 38. J. Andrew Yeh Technology Value • Enterprise by Marketing and Innovation • (Peter Drucker)
- 41. J. Andrew Yeh 科技的S曲線：終究滿足 41NY Times
- 42. J. Andrew Yeh 機台 材料 零件 製程 代工 模組 組裝 代工 品牌 系統 整合 數位 經濟 半導體製程設備 - (-) 高階特用機台 - (-) 特化材料 - (-) 機械零件 上銀(#?) 工具機 東台 (#4x) 機器人 -(#-) 航太材料 -(#-) 半導體 tsmc(~#1) 晶片設計 聯發科(#3) 電子代工組裝 Foxconn(#1).. PC/NB ASUS (#4) 手機 hTc (#1x) 手機光學鏡頭 大立光 (#1) 航太機匣 漢翔(#-) 汽車 裕隆(#-) 精密醫材 鐿鈦(#-) 精密醫材 聯合骨科(#-) 工業物聯 研華(#?) 機電 台達電(#-) 短 產 品 生 命 週 期 2年 1年 半導體晶圓 環球晶圓(#3) 雲商業 -(#-) 「長與新」的關鍵領域 長 產 品 生 命 週 期 全球排名(2015)
- 43. J. Andrew Yeh “長”產品生命週期 • Long Product Life Cycle – 車輛工業 (5 yrs) – 工具機、設備 (5-10 yrs) – 醫療器材 (5-10 yrs) – 材料工業 (5-10 yrs) – 航太、造船 (10-15 yrs) – 國防產業 (20 yrs) – …… • vs. TW消費性電子 (1 yr) • 想想韓國產業發展! 2018/8/29 43 • 在未來20年間全球將需要採購32,585架商 用機，全球總產值達5 兆美元 • 2015年國內航太製造與維修產值：新臺 幣914.9億元 • 廠商家數/從業人數：約140家/13,995人
- 44. J. Andrew Yeh “新”商業模式 經常門 vs. 資本門 消耗性材料 固定資產 長期材料收入 資訊財 資料收入 平台財 長期服務收入 租 售 無固定成本攤提 品牌價值 品牌財 2018/8/29 44 • 以租代售 (GE 飛機引擎) • 整線出租 • 買材料送機台 • 平台資訊經濟
- 45. J. Andrew Yeh GE • 科技 – Real time data to cloud – Big data : Data lake (Mega tags) • 商業模式 – Lease (ownership) 2018/8/29 45 http://gelookahead.economist.com/future-scope/futurescope-joseph-salvo/
- 46. J. Andrew Yeh E-commerce 進入生產系 • 打破中間商的資訊落差(財) 2018/8/29 46 BluRu
- 48. 智慧製造 48
- 49. J. Andrew Yeh 智慧製造 continuous disruptive Evolving talent finance Return over Investment speed scale sector demand Digital Product &Service 2018/8/29 49 VW vs. Ferrari
- 50. J. Andrew Yeh 人機物法 + 資訊 人、機、 物、法 資訊流 需求導 引之智 慧製造 產業鏈 之價值 創造 Process Knowh ow 人 Talent 物 Effectiv eness 機 RI • 快時尚 • 快速試製 • 小量多樣彈性 • 訂單到出貨縮時 • 快速科技導入 • … • CRM • FMS • MES • ERP • CPS • … Sector Corp. Scale Manuf. Speed Competition Capability Market Style
- 52. J. Andrew Yeh 資訊流建置 2018/8/29 52 固定成本投 入 攤提折舊 充足稼動 員工 單位生產 需求轉換 勞力型 技術型 生產 產品品質 生產多樣 材料 技術 變動成本(人工等) 固定成本
- 53. J. Andrew Yeh 智慧製造 • 運用產業價值鏈為評估基準，以價值創造 為核心，需求導引為目標。 – “技術整合”(Technology Integration)”為手段 – 非以技術創新為主之傳統模式；若此，便本末 倒置。 • 精神： 自己探礦 自己圈地 自己挖 自己跳 自己採
- 54. J. Andrew Yeh 人機物法 + 資訊 人、機、 物、法 資訊流 需求導 引之智 慧製造 產業鏈 之價值 創造 Process Knowh ow 人 Talent 物 Effectiv eness 機 RI • 快時尚 • 快速試製 • 小量多樣彈性 • 訂單到出貨縮時 • 快速科技導入 • … • CRM • FMS • MES • ERP • CPS • … Sector Corp. Scale Manuf. Speed Competition Capability Market Style
- 55. J. Andrew Yeh Machine layer Sensing layer Edge layer Management Layer Data layer OPC UA (based on unified information model) OPC UA (based on unified information model) OPC UA (based on unified information model) 國產控制器 Agent Robot Agent OPC UA (based on unified information model) SQL 資料庫 (SQL server, MySQL) Restful API Window API, Signal R for CNC APP 人工智慧 機器學習 預防診斷刀具管理 生產管理 ERP, MES 國際標準協定 OPC UA 商用控制器 Edge Computing Edge Computing Controller layer VMX/ Skymars Agent 國產控制器 Edge Computing A/D, Ethernet, USB, Wifi… Fog or Cloud (24套+Motors) 國外 CNC控制器 國產 CNC控制器 感測電路 智慧製造系統架構圖 機械手臂 控制器 感測器 機邊電腦 伺服器
- 56. J. Andrew Yeh 機聯網實際應用情境 • 各校可提供不同機台透過機聯網系統完成複雜加工程序與 量測。如台科大提供線切割機、中正與正修提供五軸與三 軸加工機進行粗加工，台大提供超精密加工機台，勤益提 供三豐三次元量測，這些都透過國網中心的平台運作。 高爾夫球模仁為例 蔡孟勳教授@中正大學
- 57. J. Andrew Yeh CNC系統模組簡介一 CAD/CAM系統特性 1. 根據機台/刀具/零件特徵/材質等差異，整合數據庫並建立加工信息 2. 零件檔案由中央SERVER統一管理，確保版本的一致性 3. 確保工件品質的一致性 4. 產出工單整合多種數據如刀具資料、切削參數、裝夾圖，供現場人員 快速檢視 5. NCS模擬切削控管{機台+治具+刀具+零件)，後台自動運算解析程式干 涉、過切等異常控管 NCSpeed模擬 1. 100%全真加工模擬[機台+治具+刀具+零件] 2. 後台自動分析干涉、過切檢查， 3. 加工前嚴密的控管，預防撞機 57 蔡孟勳教授@中正大學
- 59. AI 用於 智慧製造 59
- 60. J. Andrew Yeh2018/8/29 60 http://blog.xuite.net/st868221/twblog/126834693- %E9%A6%AC%E6%96%AF%E6%B4%9B%E9%9C%80%E6%B1%82%E5%B1%A4%E6%AC%A1%E7% 90%86%E8%AB%96 AI化?
- 61. J. Andrew Yeh 商業 2018/8/29 61 製造 人 機 料 法 管理 產 銷 人 發 財 市場需求 價值定位 夥伴資源 客戶關係 行銷管道 創新模式
- 62. J. Andrew Yeh AI • ML – 從歷史資料學習技能 – 但，不能從歷史學會錯誤 • 智慧製造 – 去人性化的變異 – 模擬人性的辨思 – 標準化、系統化、自動化、資訊化、智慧化 2018/8/29 62