當工業(yè)4.0碰到AI 智慧生產(chǎn)的發(fā)展趨勢

未來(lái)一年中，制造商的前三大重點(diǎn)投資包含GenAI、協(xié)作型機器人、自主移動(dòng)機器人（AMR）與自動(dòng)引導車(chē)（AGV）。從數據看未來(lái)，AI智能生產(chǎn)很快將成為全球制造業(yè)日常。
工業(yè)自動(dòng)化龍頭洛克威爾自動(dòng)化(Rockwell Automation)發(fā)布的《智能制造概況》報告指出，全球17個(gè)主要制造國家/地區中，有1,500家以上的制造商(包含消費性包裝商品、食品飲料、汽車(chē)、半導體、能源、生物科技等產(chǎn)業(yè))已經(jīng)使用或正在評估智能制造技術(shù)，占比從2023年的84%提升至95%；制造商認為，AI是創(chuàng )造商務(wù)成果的首要能力，83%的制造商預期在2024年使用生成式AI(GenAI)技術(shù)；42%的制造商認為，提高自動(dòng)化是降低人才短缺與縮短技術(shù)差距的關(guān)鍵，因此，未來(lái)一年中，制造商的前三大重點(diǎn)投資包含GenAI、協(xié)作型機器人、自主移動(dòng)機器人（AMR）與自動(dòng)引導車(chē)（AGV）。從數據看未來(lái)，AI智能生產(chǎn)很快將成為全球制造業(yè)日常！

智能生產(chǎn)/制造的未來(lái)應用場(chǎng)景
今年6月來(lái)臺參加COMPUTEX TAIPEI的輝達（NVIDIA）執行長(cháng)黃仁勛在演講中指出，「未來(lái)工廠(chǎng)」是由機器人指揮機器人，由機器人大軍協(xié)助制造機器人與設備，也突顯出輝達AI生態(tài)系統的高效、自動(dòng)化，而加速AI生態(tài)系統實(shí)現的要角之一除了Blackwell，還包含新一代GPU平臺Rubin。Rubin GPU采用8顆高帶寬內存HBM4，Rubin Ultra GPU則采用12顆HBM4。Rubin GPU預計2025年第4季量產(chǎn)，2026年推出。


 
圖一 : NVIDIA Blackwell平臺。(source：NVIDIA)

黃仁勛強調，繪圖處理器可以比中央處理器省下更多成本與能源，免于運算通膨，買(mǎi)越多就省越多。舉例來(lái)說(shuō)，如果打算花10億美元打造數據中心，只要投入5億美元采購繪圖處理器（GPU），變身AI工廠(chǎng)，電力只要多花3倍，效能可以增加60倍，而速度則快了100倍之多！
他也大秀「數字人類(lèi)（Digital Humans）」技術(shù)NVIDIA ACE，該技術(shù)是基于多語(yǔ)言識別與合成，利用可生成對話(huà)的大型語(yǔ)言模型（LLM），使數字人類(lèi)具備幾可亂真的外貌，甚至模擬皮膚上的光影變化，可以在云端及個(gè)人計算機中運作，未來(lái)，所有的PC都會(huì )是AI PC。至于生成式AI模型NVIDIA Earth-2數字孿生模型可以更準確地預測氣候變化，不僅擁有高分辨率，速度還比傳統物理方法快上千倍。
未來(lái)，所有工廠(chǎng)都是機器人工廠(chǎng)，而機器人制造的產(chǎn)品也是機器人，比方鴻海將使用輝達的Omniverse模擬技術(shù)與AI工具，整合西門(mén)子（Siemens AG）的數字孿生（Digital Twin）等技術(shù)，打造GenAI機器人工廠(chǎng)，并利用NVIDIA Metropolis視覺(jué)AI技術(shù)、Isaac AI機器人開(kāi)發(fā)與部署等技術(shù)掌控AI工廠(chǎng)。臺達電、和碩、緯創(chuàng )等供應鏈的AI自動(dòng)化工廠(chǎng)也將采用相關(guān)技術(shù)。至于NVIDIA Jetson Orin可以提供卓越的AI運算能力、大型整合內存和全面軟件堆棧能力，有助加速GenAI、邊緣運算、機器人的端對端開(kāi)發(fā)應用。


 
圖二 : 機器人可以執行復雜而且動(dòng)態(tài)的任務(wù)。(source：NVIDIA)


 
圖三 : 鴻海打造的GenAI機器人工廠(chǎng)。(source：NVIDIA)

達明機器人則使用NVIDIA Isaac和Omniverse平臺加速開(kāi)發(fā)AI協(xié)作機器人。透過(guò)NVIDIA Isaac Sim機器人仿真及合成數據生成的應用平臺，使機器人編程時(shí)間減少了70%，循環(huán)時(shí)間減少了20%；數字孿生為協(xié)作機器人提供強大支持，以虛擬方式對工作環(huán)境進(jìn)行建模；GenAI有助產(chǎn)出數萬(wàn)張仿真數據，讓機器人在虛擬工作環(huán)境中進(jìn)行測試及優(yōu)化，訓練出適合各行業(yè)的超級AI模型。


 
圖四 : 達明機器人使用NVIDIA Isaac和Omniverse平臺加速開(kāi)發(fā)AI協(xié)作機器人。(source：NVIDIA)

GenAI的出現與相關(guān)解決方案也成為協(xié)助產(chǎn)業(yè)轉型的重要推力。Google研究指出，82%的組織正在考慮或已經(jīng)在使用GenAI，除了OpenAI推出的人工智能聊天機器人程序ChatGPT、能以文字描述生成影片的人工智能模型Sora，Google的多模態(tài)大型語(yǔ)言模型系列Gemini、基于大型語(yǔ)言模型和微軟圖形的數據和AI輔助工具M(jìn)icrosoft Copilot都在快速顛覆智能制造/智能工廠(chǎng)的未來(lái)應用，意味著(zhù)機器學(xué)習(ML)已經(jīng)開(kāi)始創(chuàng )造生成全新的事物，而不僅止于分析既有的舊事物。
比方GenAI可以透過(guò)解讀設備與機器的遠程測試數據，協(xié)助制造業(yè)優(yōu)化營(yíng)運效能、減少停機發(fā)生率并提高設備利用率；擁有特殊機器學(xué)習算法的GenAI銷(xiāo)售應用程序可以根據歷史數據、庫存數據提供完善的銷(xiāo)售建議，還能快速篩選整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的各類(lèi)相關(guān)資料(如維修、庫存與報價(jià)資料)。
對于制造業(yè)供應鏈來(lái)說(shuō)，GenAI有助降低供應鏈管理風(fēng)險、實(shí)時(shí)找出問(wèn)題并提出有效的決策洞察，并能提供客戶(hù)更好的實(shí)時(shí)服務(wù)體驗。Deloitte調查指出，GenAI的預測性維護能提高25%的工業(yè)生產(chǎn)力、減少70%的故障發(fā)生率，還能降低25%的維護成本。
AI驅動(dòng)下，未來(lái)的制造產(chǎn)線(xiàn)會(huì )出現各種「數字工廠(chǎng)」，可以有效提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，并能有效降低營(yíng)運成本，甚至實(shí)現低碳永續目標。舉例來(lái)說(shuō)，數字工廠(chǎng)可以利用先進(jìn)的大數據分析等AI技術(shù)來(lái)提升智能化與效率；機械、電子系統的自動(dòng)化可以有效整合軟硬件；透過(guò)各種設備及傳感器收集數據，有助實(shí)時(shí)監控與分析生產(chǎn)流程，還可以透過(guò)數據分析優(yōu)化生產(chǎn)/制造效能；MES、HMI和ERP等系統的高效整合有助優(yōu)化制造流程與執行系統。
穿梭于產(chǎn)在線(xiàn)的可能都是機器人或數字人類(lèi)，而這類(lèi)智慧工廠(chǎng)所建構的數字供應鏈有助企業(yè)快速存取系統信息、組織內外部技術(shù)及營(yíng)運數據，進(jìn)一步形成完整的智能制造生態(tài)系統！
半導體大廠(chǎng)臺積電早已整合AI、機器學(xué)習、專(zhuān)家系統與先進(jìn)算法來(lái)建構智能制造環(huán)境，如整合智能化行動(dòng)裝置、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、擴增實(shí)境/混和實(shí)境（AR/MR）和移動(dòng)式機器人，結合智能自動(dòng)物料搬運系統（AMHS）來(lái)整合晶圓生產(chǎn)的數據收集與分析，以有效利用生產(chǎn)資源，發(fā)揮最大制造效益。
臺達推出的全方位電子組裝智能制造解決方案DIAMOM則整合了產(chǎn)線(xiàn)設備聯(lián)網(wǎng)，透過(guò)云端監控平臺收集實(shí)時(shí)數據，以強化可視化戰情中心，讓管理者從遠程即可掌握生產(chǎn)狀況，甚至可以透過(guò)AI智造聯(lián)網(wǎng)方案實(shí)現產(chǎn)線(xiàn)自主預測診斷，快速完成換線(xiàn)、質(zhì)量檢測與異常排除；智能倉儲及物流搬送解決方案則實(shí)現了廠(chǎng)辦高度自主運作，透過(guò)軟硬整合平臺串接收料上架、自動(dòng)搬運、揀貨出貨等流程；數字雙生虛實(shí)整合解決方案包含虛擬機臺開(kāi)發(fā)平臺DIATwin與虛實(shí)整合設備平臺RTM，可以協(xié)助電子組裝設備導入制程與機臺仿真軟件，事先完成參數調適與制程測試。
 
圖五 : 臺達機聯(lián)網(wǎng)方案(DIALink)整合多元通訊協(xié)議，搭配自動(dòng)化控制器、機器視覺(jué)、傳感器等產(chǎn)品，為客戶(hù)量身打造解決方案。(source：Delta)

AI智慧生產(chǎn)的市場(chǎng)需求
AI智慧工廠(chǎng)能夠隨時(shí)監控生產(chǎn)進(jìn)程、更新產(chǎn)品狀況以及信息同步，在制造業(yè)逐漸走向智能制造生態(tài)系的過(guò)程中，可以有效提高制造與溝通過(guò)程的可視性，并能提高生產(chǎn)力與安全性，更因為AI智能制造同時(shí)結合人類(lèi)與機器的優(yōu)勢，不僅可以代替人類(lèi)進(jìn)行重復、耗時(shí)或危險的任務(wù)，還能收集、分析、辨識及解讀數據，AI自動(dòng)辨識問(wèn)題與實(shí)時(shí)反應的能力有助進(jìn)一步協(xié)助制定決策或產(chǎn)線(xiàn)調整，提高產(chǎn)品良率，有效節省成本。
GE Digital表示，2025年全球制造業(yè)中，80%的企業(yè)將在生產(chǎn)過(guò)程中應用數據分析和人工智能技術(shù)以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。市場(chǎng)研究機構Mordor Intelligence指出，2021年至2026年間，智能制造市場(chǎng)規模的年復合成長(cháng)率達8.85%，預計2026年的市場(chǎng)規模將達1,986億美元；DATA BRIDGE Market Research則預估，2022年至2029年間，制造業(yè)的AI應用增長(cháng)幅度達17.20%，預計2029年的市場(chǎng)規模將達53億美元。

自律、自我保護與政策監督
不過(guò)，隨著(zhù)AI應用的不斷延伸，信息外泄、造假、抄襲、詐騙等風(fēng)險勢必成為一大隱憂(yōu)，而GenAI的發(fā)展也可能引發(fā)法律與倫理方面的爭議。KPMG澳洲與昆士蘭大學(xué)進(jìn)行的一項全球調查(Trust in artificial intelligence)顯示，約有五分之三的民眾對于信任AI系統持謹慎態(tài)度，并有71%的受訪(fǎng)者希望人工智能能夠受到監管，就連全球科技巨頭的CEO們也呼吁加強監管人工智能。
世界知識產(chǎn)權組織(WIPO)已于2024年2月28日發(fā)布《知識產(chǎn)權導航：生成式人工智能》（Generative AI: Navigating Intellectual Property），以協(xié)助各界了解使用GenAI工具的知識產(chǎn)權(IP)風(fēng)險，并提出可能的保護措施。

歐、美、中等國家或地區早已關(guān)注GenAI的發(fā)展，并發(fā)布了風(fēng)險治理政策措施。如中國于2023年7月發(fā)布全球首部GenAI立法《生成式人工智能服務(wù)管理暫行辦法》，并于15日正式施行。該法鼓勵GenAI技術(shù)的創(chuàng )新應用，希望在明確規范下促進(jìn)GenAI健康發(fā)展及應用，同時(shí)確保國家、組織與民眾的安全，并維護公共利益及各方的合法權益。
歐盟的《歐盟人工智能法案》(EU AI Act)以風(fēng)險管理為導向，致力于保護基本權利、民主、法治及環(huán)境的永續，確保民眾在使用負責任、合乎道德與可信賴(lài)的人工智能之間取得平衡，該法案預計2025年開(kāi)始實(shí)施。
美國提出《生成式AI著(zhù)作權揭露法案》（Generative AI Copyright Disclosure Act），要求業(yè)者應于發(fā)表GenAI系統30天內先行通知美國著(zhù)作權局局長(cháng)（Register of Copyrights），揭露用來(lái)訓練或建置該系統所使用的版權保護內容(包含已推出的AI系統版權內容)。該法案的目的在于保護創(chuàng )作者權利與智財，希望在道德與保護民眾之間取得平衡。
臺灣的國科會(huì )也在今年7月發(fā)布《人工智能基本法》草案，草案預告60日(即日起至9月13日止)，揭露7大基本原則與4大推動(dòng)重點(diǎn)，鼓勵AI創(chuàng )新發(fā)展并兼顧人權與風(fēng)險，并將協(xié)同各部會(huì )推動(dòng)AI發(fā)展所需法規。7大基本原則包含擬定永續發(fā)展、人類(lèi)自主、隱私保護、資安與安全、透明可解釋、公平不歧視及問(wèn)責，4大推動(dòng)重點(diǎn)包含創(chuàng )新合作及人才培育、風(fēng)險管理及應用負責、權益保障及數據利用、法規調適及業(yè)務(wù)檢視。

結語(yǔ)
GenAI可以根據使用者提示（Prompt），生成新的內容(如文字、圖像、音頻、聲音、影片與程序代碼)，廣為熟知及使用的GenAI工具包含ChatGPT、Midjourney、Copilot與Firefly。
經(jīng)濟部智慧財產(chǎn)局指出，GenAI包含許多IP 風(fēng)險及不確定性，建議企業(yè)及組織采取以下保護措施：(1)采取技術(shù)、法律和實(shí)際的保護措施來(lái)保護機密信息；(2)使用符合規定的IP工具、尋求補償、審查數據集、檢查技術(shù)和實(shí)際措施來(lái)降低侵權的可能性及相關(guān)風(fēng)險;(3)思考AI產(chǎn)生的程序代碼是否存在風(fēng)險，如軟件應用程序或程序代碼為開(kāi)源(Open Source)時(shí)，應調查、制定技術(shù)和實(shí)際措施來(lái)因應；(4) GenAI可能模仿特定主體的肖像或聲音，應避免這類(lèi)功能產(chǎn)生的相關(guān)風(fēng)險;(5)應明確于合約中載明AI生成物(如文字、圖像或其他創(chuàng )作)的IP性質(zhì)和權利歸屬。
各國對GenAI等工具的監管態(tài)度不盡相同，如中、美、歐盟、臺灣針對相關(guān)議題加以立法，但新加坡、印度等國家則是按兵不動(dòng)。不過(guò)，隨著(zhù)智能化的快速發(fā)展，個(gè)人或產(chǎn)業(yè)在應用AI技術(shù)、工具或素材的過(guò)程中勢必產(chǎn)生各種游走于道德、法律模糊地帶的可能或爭議，除了前述5項自保措施，還是需要各國政府擬訂統一的「AI規則」，才能避免智能化帶來(lái)的負面困擾。