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智慧機械 + 齊頭並進
營造機器人應用場景

【作者: 陳念舜】   2025年12月10日 星期三

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受惠於工業5.0、AI等創新科技日新月異,台灣機械產業也在「智慧機械」基礎上不斷精進,正邁向「智慧機械+」的新世代。因此讓AI深度融入機械產業的各大應用場域,包含半導體、航太、能源、無人載具等,驅動智慧製造再進化,展現出台灣在高階機械零組件、智慧設備與製造解決方案上的國際競爭力。尤其是在最近舉行的鴻海科技日(HHTD25)展區最大亮點,就是多功機器人及AI相關運用可見一斑。



雖然近期受到美國關稅仍不確定因素影響,依工研院產科國際所預估,2025年Q4機械產品出口金額、產值年增率將雙雙下滑。惟全年產值仍較2024年成長約5.0%,個別次產業的成長狀況也有不同。例如半導體生產設備仍可維持2位數成長率,但工具機產值則會較去年減少。


工研院產科國際所副組長熊治民預測,2026年工具機受到美國關稅,以及新台幣匯率相對於其他主要競爭國變化等負面因素,企業營運挑戰仍大。屆時台灣機械業產值年增率約4~6%,半導體設備則是支持台灣機械業成長的主要動力;其他關鍵機械組件也保有一定的成長動能。


尤其機械業在高度不確定性時期,更應加速調適轉型,若可經由AI技術逐步於百工百業落地的強力賦能下,將持續推動智慧製造軟硬體整合應用與創造新商機。藉此掌握製造業強化競爭力新趨勢、加速利基AI應用方案導入需求、衍生多元化產品與應用服務,進而強化機械業生產效能品質、彈性和安全。(如表一)


表一:AI應用方案在製造領域有多元化應用效益(source:工研院產科國際所)。

應用領域

具體效益

AI應用方案

產品設計

改良設計結果與提高效率

  • 複雜結構物件最佳化設計(配合積層製造)
  • 零組件/材料組合最佳化匹配,設計結果評估

設備控制

提高生產效能、彈性與自主化程度

  • 生產排程規劃,生產設備效能提升與控制最佳化
  • 自主式設備(如協作型機器人、AMR)

品質良率

提高品檢效能與良率

  • 自動化品質檢測,降低瑕疵誤判率
  • 品質瑕疵肇因分析及預測

設備維護

增強設備可用性與減少維護成本

  • 設備健康診斷及預測維護
  • 設備故障原因分析和排除指引(配合AR)

人員作業與安全

提升人員工作效能及維護製造場域人員安全

  • 人員作業效能分析與最佳化
  • 作業人員及場域安全狀態監控與警示

供應鏈管理

增加供應鏈運作效率、彈性,降低成本與風險

  • 市場需求,原物料供給與價格預測
  • 採購規劃、供應商風險管理

淨零排放

實現低碳製程

  • 設備、製程能耗分析和控制優化,提高能源使用效率
  • 進行企業的供應鏈碳足跡分析及預測

工具機落實產業AI化

工研院產科國際所產業分析師陳佳盟進一步指出,當AI導入工具機應用時,衍生的各項功能皆須仰賴一系列核心技術與解決方案支撐,評估導入的效益分析與面臨的挑戰,必須能增進產線運作穩定度、維持設備狀態最佳化,並實現工廠節能最佳化。


例如日商MAZAK透過導入AI、數位分身等先進數位技術,大幅減少程式編輯與製程準備時間,不僅縮短加工循環週期、穩定加工精度,還提升操作便利性。經由提供更完善的自動化功能,而提高生產率;並搭配數位分身軟體MAZATROL DX,可在辦公室準備數位製程作業,有效提高機台稼動率。


由DMG MORI推出的AI輔助切屑處理技術,基於機器內部的兩處高解析度攝影鏡頭,可持續提供工作區域的清晰影像,藉此分析切屑堆疊情況,確定最佳的清潔方法。並自動根據切屑位置調整冷卻噴嘴的方向,確保最佳的切屑去除效果。同時評估導入的效益分析與面臨的挑戰,必須能增進產線運作穩定度、維持設備狀態最佳化,並實現工廠節能最佳化。


台灣也有如台中精機聯手逢甲大學等學研單位,開發AIVM品質管理系統,透過AI演算法精準檢測加工誤差與刀具狀態,提升效率與穩定性。透過智慧監控系統即時分析主軸振動數據,再結合熱補償技術,確保加工精度。


半導體設備協同客戶布局全球


圖一 : 半導體設備產業競爭焦點正從「製造能力」轉向「技術韌性與AI智慧製造」。
圖一 : 半導體設備產業競爭焦點正從「製造能力」轉向「技術韌性與AI智慧製造」。

此外,看好因AI算力滲透、高階製程轉型與各國擴廠計畫,將再推升半導體設備市場規模至1,381億美元,年增10%。包含:晶圓製造設備預計達1,221億美元(+10.2%)、測試設備97.7億美元(+5.0%)、組裝與封裝設備62.5億美元(+15.0%),又以封裝設備創下近年最高增速表現亮眼。


工研院產科國際所分析師呂建國認為,隨著5G、AIoT、機器人、自駕車、資料中心等應用場景,對元件要求微型化、多功能。但是先進製程晶片造價高昂,促使先進封裝持續朝向將異質晶片整合,提升高密度、高速度、高頻寬等整體效能發展。


呂建國預估,2026年將是AI應用深化與設備智慧化並進的關鍵轉折年,全球設備產業競爭焦點正從「製造能力」轉向「技術韌性與AI智慧製造」,業者必須要掌握異質整合與GAA技術趨勢,以穩固在全球供應鏈的關鍵地位。


在智慧製造趨勢下的製程設備商機,必須從硬體比拚轉向提出專屬配套方案,瞭解最先進的製造技術開發過程,並解決傳統製造的需求與痛點,克服如不同材料的熱膨脹係數差異會導致機械應力,產生裂縫或翹曲。長期合作將有助於未來隨客戶拓展全球市場,AI技術在半導體設備產業的應用模式,涵括:機台調校、缺陷識別、節能減排及設備維運等多個面向。


AI機器人無限適應真實場景

此外,包含智慧機器人正加速融入工廠、醫院、家庭,也掀起實體產業智慧變革新浪潮,未來可望跨越發展,賦能百工百業。


有別於傳統對機器人的定義,是能進行運動、操縱或定位,且具有一定程度自主能力的可程式設計執行機構。國際機器人聯盟也將之概分為:工業、服務及特種機器人。



圖二 : AI機器人不限領域活動。(攝影:陳念舜)
圖二 : AI機器人不限領域活動。(攝影:陳念舜)

工研院產科國際所分析師黃仲宏指出,如今智慧機器人係基於LLM技術,被寄望可在全球快速演進下,被導入不限制固定應用的領域活動;運轉時可根據人的指令,無縫生成相關代碼讓機器人動作,以支持在非結構化的複雜環境中任務。因此機器人的應用場景更加通用,外觀和我們人類一樣的仿生機器人,可以馬上融入完全為人類設計的社會環境。


特別是人型機器人,被寄望是能打破工廠、商用和家用的壁壘,成為一個真正通用的機器人產品來更直接的協助人類,或是應對全球人口老齡化缺工的問題,擴大生產力。更重要的是,它是AI技術實現的最佳載體之一,目前適用場景是標準化的工作環境、需要短距離移動的重複性勞動工作,可以輪式+協作機器人+靈巧手。


憑藉其適應各類現實生活場景的能力,智慧機器人正逐漸從專用轉向通用,提高規模效應並降低成本。作為實現「具身智慧」的最佳物理形態之一,長期來看機器人將擁有一定的市場規模,預計2035年全球人型機器人的市場規模將達290億美元,數量突破百萬台,包含鴻海在美國廠也將開始配備人形機器人員工。


鴻海展智慧製造與營運實力


圖三 : 在最近舉行的鴻海科技日,最大亮點就是機器人以及AI相關運用。(攝影:陳念舜)
圖三 : 在最近舉行的鴻海科技日,最大亮點就是機器人以及AI相關運用。(攝影:陳念舜)

在最近舉行的鴻海科技日不僅首次展出工業級AI人形機器人、晶圓搬運機器人、遙控操作靈巧手以及服務型人形機器人;還分享了基於數位分身場域內,Al機器人精密組裝工站的運作情形,看AI如何幫機器人「練功」。


透過鴻海與NVIDIA深度合作開發的工業級AI人形機器人,包括輪式機器人,具備移動效率高、續航久、維護簡單優點,特別適合在平整的產線環境長時間作業;另一種是足式機器人,能上下臺階、跨越障礙,動作更接近人類,適用於地形複雜的工廠場景。


現場演示真實產線需求情形,還包括雙手取放面板,以傾斜的軀幹擴大作業範圍;雙手協作搬運較大物件,以移動底盤與軀幹升降擴大作業範圍。


這些任務過去高度依賴人工,不僅重複性高、勞動強度大,還容易因疲勞影響精度。現在由機器人協助,不僅能24小時穩定作業、提升效率,還能顯著降低長期運營成本,同時展出基於NVIDIA Omniverse libraries構建的全廠可視化運營系統。


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