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智機聯網,人因工程重要性不減反增!

時間:2018-01-22 13:39來源:COMPOTECHASIA 作者:任苙萍 點擊:
IMUX=智慧機械 IM+使用者體驗 UX,東海大學樂當領頭羊
經過多年籌備,由經濟部加工出口區管理處負責開發、營運、管理的「台中軟體園區」(簡稱中軟) 憑藉地利之便,可望為當地原就頭角崢嶸的機械產業,鋪設提升競爭力的溫床;而東海大學軟體工程與技術中心宣佈將攜手鼎新電腦於中軟設立「智慧機械用戶體驗設計基地」(IMUX) 的舉措,更被東道主——管理處處長黃文谷視為:「銜接資、通訊使用體驗最後一哩路」的重要標誌。
 

圖:台中軟體園區定位
資料來源:
http://smart2017.thu.edu.tw/wp-content/uploads/2017/03/03-臺中軟體園區簡介.pdf
 
在日前的成立酒會上,東海大學校長王茂駿揭示「IMUX」乃是「智慧機械 IM+使用者體驗 UX」的複合詞,旨在加入物聯網 (IoT)、人工智慧 (AI)、雲端大數據以及人性化介面和感性設計元素後,能為設備業者拉抬競爭優勢、打造高值化的智能機台、協助實現智慧工廠,讓台中這個以精密機械園區聞名遐邇的城市成功晉身為「智慧機械之都」。他認為,科技與感性的結合不可或缺,在強化功能、可靠度和安全性之餘,還須考慮耐用美觀、友善操作、防呆機制,以及容易學習、維護保養等人因面向;希望藉由 IMUX 做跨域整合,提升產品附加價值。
 
自動化、智慧化後,人因將退場?大錯特錯!
「鴻海集團內部即設有人因中心,以使用者立場為設計出發點,包括人機協作與虛實整合,以視覺化方式呈現,大幅節省時間、成本」,王茂駿說。他分享早年在清華大學的研究成果:以點雲 (point cloud) 等數位工具為工廠裝配線設備和空間建置 3D 模型,並掃描人體影像供軟體驅動、捕捉現場動作進行動畫模擬,仿效「數位雙胞胎」(Digital Twins) 概念建立「Digital Human Model」,即時評估生產效率以及作業型態是否對真人有不良影響?姿勢會否傷害肌肉骨骼等生理結構?借鏡這些寶貴經驗,目前東海校內主要建築亦建有內、外環境 3D 模型。
 
在鴻海歷練過的東海大學工業工程與經營資訊學系教授李永輝,則提出一個耐人尋味的問題:在智慧化過程中,人機 vs. 機人,究竟誰才是主角?他的答案是:不同場域有不同需求。即使自動化程度極高的鴻海,作業員有些精巧動作,現階段機械手臂仍無法勝任;例如,iPhone 組裝須依靠人力、以鏡子為視覺輔具把手伸到產品背後做扣環動作。他剖析智機產業有三大趨勢:人機無圍籬協作、操作介面的聲光遊戲化 (gaming),以及結合虛擬實境/擴增實境 (VR / AR) 或語音助理,將五感體驗虛擬化並連結到後端資料庫。
 


照片人物:(左起) IMUX 負責人周忠信、東海大學校長王茂駿、副校長王立志、工業工程與經營資訊學系教授李永輝
 
創新落地困擾:沒有驗證場域!
東海大學副校長王立志補充,智慧機械應放眼至「智慧製造」,將連帶改變生產環境、製造流程與營運模式,最高領導人尤其需有創新思維;而東海工業工程系所非常重視人因科技,校長與李永輝教授本身就是這方面的專家。IMUX 負責人、也是台灣首位獲得「數位創新」碩士學位的周忠信教授表示,智慧機械是「5+2」重點產業之一,而智慧化過程通常伴隨人機互動介面的演進;黑莓機式微、蘋果手機帶動多點觸控風潮皆是如此,工具機的人因科技也在改變。
 
為此,東海將打造約可容納 80 人的「問題導向」(PBL) 數位學習教室,以遊戲化形式讓跨域業界專家共同腦力激盪,分組討論、集思廣益;IMUX 擬定期舉辦沙龍座談,集結不同專才透過閒聊溝通設計、尋求解決之道,並不定期開設設計工坊,而 IMUX 亦將就導入智慧設計的方法進行輔導。鼎新電腦董事長古豐永進一步指出,創新最痛苦之處在於:沒有驗證場域!自動化、無人化之後,人的使用習慣和行為勢必被改變。從軟體角度來看,以往須由作業員填寫日報表再手動輸入電腦,但導入自動化系統後,底層訊息將會自動回報給管控中心。
 

照片人物:鼎新電腦董事長古豐永
 
「智機產業化」是推動產業智機化前提
未來結合資、通訊科技的智慧機械並聯網化後,可事先設定、連線,與製造執行系統 (MES)、企業資源規劃 (ERP) 串聯,不需再親臨現場就能隨時監控工廠的生產狀況並適時提供資訊。「要達到生產智慧化,一定要先實現機械智慧化;隨之而來的是生產製程、管理型態,以及使用機器習慣和行為的改變」,古豐永說。「智慧機械產業化」與「產業智慧機械化」是政府的兩大願景,而前者是先決條件,須仰賴供需雙方密切合作;鼎新因而決定做出一個創舉:由產業界提供場所,供學界建置智慧機械用戶體驗培訓、輔導、開發、設計之用。
 
古豐永透露,作為資訊廠商最苦惱的莫過於空有想法卻苦無數據。若能透過數據了解客戶深層的使用習慣、回饋到管理系統,借助大數據統計模型得到趨勢性指引,輔以 AI 對上述願景是最直接的助力;例如,機器轉速與產量未必成正比,因為不良率可能反而升高。但挑戰在於:機器中的數據所有權歸屬?若須經由付費取得,這意味著智慧工廠之路將面臨層層關卡。他期待與機器業者合作取得關鍵參數,借助「Data Twins」取得可預測性的數據回饋作為判斷依據、建立品質模型,讓資訊發揮力量,摸清客戶怎麼用設備?如何提供後續銷售服務?
 
技術系統社會化,操作介面遊戲化
當天就有與會者當場反應:傳產資源取得較少,不利於基礎建設重建;而各個子產業的設備、產線大不相同,亦須花費不少力氣做調校。古豐永亦提到,雖有實驗室數據顯示在機台逼近臨界值前汰換,可提升約 30% 產能,但現場狀況未必盡如預期;其次,汰換機台意謂使用者介面不同,需對操作員重新教育訓練,「技術系統的社會化」勢在必行。他建議,對機台介面進行破壞式創新,將整個使用介面徹底換掉,將軟體納入考量、重塑新系統是較理想的解方;善用遊戲化的「共性元素」可降低教學成本、甚至不用教學,將大幅提升易學性 (Learnability)。
 
與東海大學有著四十多年芳鄰情誼的台中精機董事長黃明和表示,自動化、客製化到工業 4.0,「以終為始」一直是台中精機的經營理念,旨在讓客戶操作得心應手;「眼見為憑,客戶要看到真正在運作才有信心」,黃明和說。剛從東海 EMBA 畢業的工具機國內行銷服務處協理胡鴻霖描述,中小企業多傾向保守,沒人想當白老鼠;有時供應商研發設計所得,不一定是客戶想要的。回顧十多年前,他們曾有客戶雖已下單採購設備,卻捨得閒置一旁、棄之不用;另一個窘境是,設備商研發心血可能無法量產,客戶無從買單。
 
 

照片人物:台中精機董事長黃明和
 
跳脫既有窠臼,勇於跨域創新
有了這些前車之鑑,台中精機主張,應用面應尊重客戶意向再據以創新改善,因為使用者比設備商更懂得怎麼用機器;後來他們索性把所有試驗成果都全部準備就緒,然後讓客戶各取所需。胡鴻霖坦言,「機械工程與資、通訊的配合有其必要;若 I/O 對接點不夠,是無法將資訊載入到電腦中心的」。預見此情景,台中精機兩年前即斥資新台幣 3,000 多萬成立「工業 4.0 自動化基地」,讓機械工程人員實地演練;「許多感測器已進步到無法想像的地步,沒跨出去,還真不知道如此好用」,胡鴻霖說。
 
好消息是,不同於老一輩經營者勤於查探、清潔,已習慣生活在數位世界的二代接班人,多期盼將類似智能車的操作系統移植到工業環境中,可望開啟新契機。資、通訊成本下降,加上政府和學界資源挹注,如今打造兼具智慧化與人性化的機台,不再困難重重。雖然身在台灣,也能從電腦獲知設備故障狀況或海外廠房的哪條生產線出問題。台中精機在后里花博園區設有展館,並投入新台幣七、八百萬元巨資以自動化技術打造「智慧機械之樹」,IMUX 即是新加入的協力廠商之一。
 
地方政府的支持是有力的推進器
受邀出席的台中市經濟發展局 (經發局) 局長呂曜志直指 IMUX 是台中指標性專案,並透露市政府的宏願是:儘早將 NIP (National IoT PaaS) 和 SMB (Smart Machine Box) 等中央級計畫導入精密機械示範園區的產線中。
 
有鑑於與設備操作者做密集聯繫和回饋,需要技術與資金的支援;市政府除了呼籲系統商 (SI) 加入,以順利連結經濟部計畫與示範產線、有規律交換意見外,特將小型企業創新研發 (SBIR) 補助上限從新台幣 100 萬元提升至 1,000 萬元,冀能敦促產業界攜手學術單位共同做科專計畫。
 
「此時此刻,只有學術討論已不夠,要能發掘問題才是重點;雖然討論出來的內容未必人人適用,卻可能有助於眾多中小企業加工廠」,呂曜志強調。經發局的構想是:有人出創新點子、有人勇於做早期採用者,學校可居間扮演要角、由市政府提供場地和經費召集「工作開發層級」聚會,目標是今年內能看到初步成效。
(責任編輯:jane)
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