無人工廠的數位智囊
臺灣的製造業產品外銷市場環境，前有工業先進國家的領先，後又有中國及東南亞國家的追趕，不能只靠護國神山及隱形冠軍支撐經濟大局。當今的疫情危機則凸顯出了智慧、遠端及無接觸式操控的必然性，在疫情及智慧製造雙重因素的推擠下，產業唯有超前部署才能生存。2016年空中巴士(Airbus)公司提出了未來工廠計畫(factory of the future)，2019年Mercedes-Benz汽車提出了Factory 56智能工廠的理念，就是在描述將3D虛擬工廠與數位化／數量化管控充分結合，透過資通訊科技，以AR／VR技術和工作人員高度融合的境界。未來的製造廠中無論設備的多寡，再瑣碎的訂單都能搭配精簡的人員井井有條地完成。
由於國內傳統產業一向仰賴人員手藝，而第四次工業革命所倡導的機器智慧卻可以引導所有的生產活動。除了使用自動化設備替代了許多的人員動作外，一些仰賴經驗與知識的臨場工作，例如診斷、更新與保修等，也可藉由智慧系統的引導來實作，迅速融入製造場域且正確銜接工作達成任務，如此的引導介面因而成為智慧製造環境中的關鍵柔性科技。
智慧製造未來的限制只有想像力
本國的資訊科技軟硬體人才濟濟，雖然業者號稱2016年是VR元年，但虛擬科技當時只和電玩及娛樂劃上等號，然而其中的技術已經可以應用在工業領域，故打造工業級虛擬人機介面已非難事。教育部的高瞻遠矚大筆金援，讓虎尾科技大學一群跨院跨系的老師可以合力創作，突破資金門檻及場域限制，以本校「智能機械與智慧製造研究中心」之智慧製造類產線為實作場域，發展出可供業界克服產業升級及人力不足之數位工作智囊。
智慧製造的發展並非偶然，它醞釀了機電整合、數位控制技術、電腦輔助與整合製造、人工智慧、大數據與雲端等科技。當這些技術一項項地整併，再加上精實生產的理念引導，終於串接成足以撼動產業的生產革命。然而前述科技的逐項開發橫跨了四十年，四十年前入行的員工離開了校園投入生產，但公司的R&D未必會逐項跟上科技。於是日新月異的科技逐漸成為老員工的負擔，許多舊技藝也逐漸被新科技取代，終致沒有員工可以勝任所有的技術，讓老中青技術者只能在電腦上整合。故於未來，人員技藝的需求將大幅的變動成為專業式的任務導向，且由製造執行系統(MES)來分配生產資源並兼顧效率，以應付常態化的少量多樣訂單及不可預測的市場波動，故使工作者將常態面對任務繁瑣而知識經驗不足以因應的窘境。
圖一、教育部補助國立虎尾科技大學成立智慧製造類產線人才培育基地
圖二、國立虎尾科大智慧製造類產線人才培育基地環場攝影
因此，「應用AR與VR於智慧製造類產線環境之建置」計畫之目的，即在於建構機器智慧與貼身輔助介面之人才培育環境，藉開設「智慧輔助科技與創新應用學程」，以專業的教學場域結合本校跨院系的技術與資源開授實作課程。透過擴增實境(AR)與虛擬實境(VR)等虛擬科技，結合人工智慧之即時運算，建構出智慧人機介面系統，將生產現場之影像或訊息即時傳予工作伺服器進行AI演算與程式判斷，再即時回饋影像或訊息給予現場人員，而形成智慧式人機互動，藉此逐步完成工作。學員在習得此新技術後，未來投入產業可再結合產業知識並發揮創作力與想像力適應任務需求，成為優勢的職場新能力。
圖三、虛擬實境操作教學
當前正是發展虛擬科技應用的契機
計畫通過後，恰逢新冠疫情開始在全球肆虐，關鍵設備的採買都因國際商業活動的緊縮而延宕。疫情的發生觸動了全球產業變遷，疫情的侷限促使人們反思並淬鍊出最適合共生的產業類型與運作模式。但產業的消長不會再回頭了，因為終究是適者生存。而疫情就像一面照妖鏡，一切的不合宜都立即呈現出窘態。心想，這不正和計畫案的初衷一致嗎？一旦導入智慧製造就不能回頭了！所有跟不上的業者只能被淘汰。身為大學，能帶給學生什麼，好去面對未來艱澀的挑戰呢？
計畫內容的開發，所幸有校內智能機械與智慧製造研究中心之智慧製造類產線跑在前面，讓我們可以在全自動實體設備上，激盪累加出以虛擬科技搭接人工智慧、生產設施與工作管理的先進智慧平台，勾勒出多數製造業者還無法實現的無人化關燈工廠情境，這不也是國家應該超前部署大步推行的方向嗎？而今恰巧因疫情之發生，更凸顯出遠端且智慧之無接觸工作模式的重要性，正可藉本計畫與本校創先設置的5G校園結合，期望能給學校帶來亮點，並為未來職場塑造全新的職能專長與工作型態。
理念科幻但實作務實，撒下種子多點開花
虎尾科技大學一向重視產學與技術研究，早在本計畫開始前就與業界有著深厚的關係及頻繁的互動。而VR與AR更是多系多位老師已有探討與實作的方向，雖有業者躍躍欲試但還是停在觀望階段，而藉由本計畫的資助乃突破實作屏障進而發光發亮。其中的影像科技則協助了伙伴學校臺中科技大學，與南投的茶農合作，透過AI視覺來分辨茶葉的品質並申請到專利，如此的創意實作亦是將智慧製造的理念延伸到食品產業，同樣可減少茶農因勞動力減少所帶來的衝擊還能兼顧品質。
而在文化及教育領域，則協助伙伴學校環球科技大學申請博物館及地方文化館的升級計畫，協助「雲林二手玩具屋」辦理「玩．無國界世界童玩展」，紮實地應用虛擬科技支持政府部門的文化發展計畫。
於技術導向的傳統製造業方面更是受到重視，因本計畫之特色乃獲邀至木工機械同業公會，協助發展數位行銷與智慧售後服務平台的規劃。於工具機產業則協助業者代訓員工，執行智慧量測平台的導入與開發等多項技術支援。此外，參與國家重點產業及前瞻基礎建設相關之產學合作計畫案多達7件，研發特定應用技術移轉或授權也是7件，再加上協助企業申請政府部門之產學合作計畫22件，協助企業檢驗亦達22廠家，截至2021年初已合計獲得產學收入逾9,300萬元，可算是成果輝煌。其他成就如學生參與證照考試與實作競賽等亦逐年遞增，另外則是協助伙伴學校朝陽科技大學於航空學院航空機械系創立之初，提供虛擬科技應用課程之規劃引導及教師培訓工作坊等實務交流。
圖四、擴增實境遠端互動工作提示
圖五、覺文郁前校長於智慧製造類產線人才培育基地戰情室向教育部官員介紹及解說
放眼看見技職教育的未來，導入科技步步耕耘
感謝教育部「優化技職校院實作環境計畫」經費補助，協助本校全力打造智慧製造類產線人才培育基地，提供產業智慧製造相關之數位智能輔助技術，培育人機協作之技術人才。因應產業智慧升級，新型態工作情境將由機器智慧主導，且以人機協作之方式進行，未來技術人員的工作型態將大幅調整。「應用AR與VR於智慧製造類產線環境之建置」計畫橫跨本校工程、管理與文理學院，結合六個系所的老師合作投入，打造全方位的虛擬科技產業應用，雖然計畫始於製造業的智慧製造領域，但近年來隨著數位影像技術、深度學習、雲端系統以及5G科技的快速到位，對於「無人化數位智囊」之概念則已經技術就位，未來各產業皆須開發能自主適應工作情境的人機互動智慧介面。藉由本計畫之補助，成立虛擬製造等各實驗室只是個開端，而廣泛的實作虛擬科技無縫銜接人工智慧之演算，使於各領域實踐人機協同之理念將成為技職教育的未來發展重點。