〈工業技術與資訊〉雙引擎啟動南臺灣新氣象
工業技術與資訊月刊 2022-02-06 11:18
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撰文/凃心怡
南臺灣近年投資熱絡,台積電 7 奈米、28 奈米晶圓廠將落腳高雄,南臺灣科技廊帶隱然成形。經濟部長期支持工研院,在南臺灣推動創新技術的研發與應用,要以智慧製造、智慧能源兩大應用領域,攜手產業翻轉南臺灣經濟。
智慧製造與永續發展,是當前全球產業關注的議題,也是經濟部建設南臺灣的重點,包括沙崙智慧綠能科學城裡的「沙崙智慧綠能科技示範場域」,以及 2021 年 11 月在工研院六甲院區啟用的「臺灣半導體與電子產業先進雷射應用服務中心」。經濟部透過科技專案支持工研院投入創新研發及產業化應用,期許工研院扮演南臺灣產業轉型、升級的重要推手,進而形塑產業聚落,吸引人才回流,創造在地經濟榮景。
2021 年,是南臺灣發光發熱的一年,不僅南部科學園區,產值首度突破 1 兆元,光是臺南市在過去一年,就新增 282 家投資案,吸引超過 385 億元投資額,創造 1,108 億元產值,帶出 1 萬 5,264 個就業機會,擁有上中下游完整堅強的產業鏈結構。
工研院 2021 年 12 月於臺南六甲院區舉辦「預見大南方 掌握科技雙引擎」創新論壇暨成果展,展示超過 20 項亮點技術,聚焦智慧製造與智慧能源主軸,幫助南臺灣產業站上趨勢浪頭,在下世代的科技競賽中爭勝。
![工研院舉辦「預見大南方 掌握科技雙引擎」創新論壇暨成果展,展示超過20項亮點技術,聚焦智慧製造與智慧能源主軸,幫助南臺灣產業站上趨勢浪頭,在下世代的科技競賽中爭勝。](https://cimg.cnyes.cool/prod/news/4809636/l/be1a4d210ccdd81ed2edf5ca276a1331.jpg)
面對淨零挑戰 南部產業應超前部署
臺南市副市長趙卿惠在致詞時指出,在臺灣發展過程中,南方崛起實力雄厚,臺南市具備完整的上中下游產業鏈,台積電、聯電、群創光電、ASML、臺灣航電(GARMIN)、聲寶集團、誠品、MOMO、三井 Outlet 等知名企業陸續投資臺南,加上沙崙智慧綠能科學城、南科三期等落腳臺南,「臺南已成為高科技及綠能科技產業重鎮之一,」趙卿惠說。
工研院協理吳誠文則表示,工研院呼應政府區域經濟平衡發展政策,深耕南部產業化應用技術 20 多年,看見南部產業的多元化,無論是石化產業鏈、鋼鐵產業鏈,甚至在各項製造領域的中小型企業,其中不乏穩居世界首位的隱形冠軍,「他們是臺灣經濟最堅強的奠基者。」
正當全世界熱烈討論暖化議題,共同朝向 2050 年淨零碳排目標邁進之際,南部產業能否綠色轉身,也成為未來競爭力的關鍵。吳誠文表示,供應鏈要做的不只是生產效率的提升,面對國際貿易漸趨嚴格的綠能、減碳需求,如何追溯、分析碳足跡,進而落實減碳,是必須嚴謹看待的嚴肅議題。
智慧加乘 翻轉南臺灣產業
南部產業多元,無論是重工業、製造業或是高科技產業,要面對的課題不同,解決的方法也不一樣,但萬變不離其宗,「唯有透過智慧加成,才能步步突破!」吳誠文說,工研院肩負南部產業升級轉型推手的使命,盼能與更多廠商攜手,為南臺灣注入創新研發能量、應對淨零碳排而努力。
近 5 年來,工研院已與中南部近 4,500 家企業建立合作關係,以多元的智慧化創新技術協助在地產業升級轉型;此外,工研院的科技專案創新研發成果,也獲得 2022 年 CES 創新獎 3 項殊榮,也在本次的「預見大南方 掌握科技雙引擎」創新論壇暨成果展中展出。
3D 感測器助 AI 機器人精準取物
生產線上機器人精準取物、進行加工,最後還能做檢測,挑出不良品。讓機器人能夠看得見,還能分辨好壞,多虧了感測技術。工研院致力研發多項智慧感測技術,其中「微型 3D 感測模組技術」,賦予機器人感官能力與智慧思考能力,可滿足物流與製造生產線的精準快速取物需求,搭載此項感測技術的工研院「RGB-D AI 機器人」,也獲得 2022 年美國消費性電子展(CES)創新獎的肯定。
「微型 3D 感測模組技術」運用 MEMS 振鏡式掃描投光技術,突破投光組件價高且大體積等限制,體積與國際廠牌相比小 168 倍,能自在的置於機械手臂上應用,而感測速度則快 38.6 倍,材質反光重建率更有高 2.1 倍的優勢。
在檢測部分,工研院進一步開發出「雷射 3D 掃描量測技術」,以高速非接觸式 3D 特徵量測,協助廠商做到線上全檢,整體檢測時間僅需傳統量測方式的十分之一,大幅縮短時間成本,輕鬆達到全面檢測需求、提高出貨良率。
此外,針對塑膠的射出成型產業,工研院也研發出「線上成型品質監測技術」,結合即時射出成型感測數據與 AI 技術,可即時剔除不良產品,不僅提升產品價值,還能減少人力成本。
KW 級燃料電池系統 搶攻儲能商機
綠氫是達成淨零碳排目標的關鍵技術之一。工研院所研發的「KW 級燃料電池系統」使用質子交換膜(PEM)燃料電池堆,相對於傳統柴油發電機約 30% 的發電效率,氫氣燃料電池發電效率可達 45% 以上,且發電的熱能還可回收再利用,整體能源使用效率可達 90% 以上。
由於燃料電池在發電過程中會產生腐蝕性,因此業者必須使用抗腐蝕、價格較為昂貴的石墨雙極板。工研院研發的 KW 級燃料電池系統別出心裁,改用同樣具有高導電性、強度更好的金屬材料製作雙極板,再以石墨做表面處理。此金屬雙極板可以利用沖壓加工成型,加工速度快且價格低,助產業大幅降低設置成本。
未來 KW 級燃料電池系統除了可應用在工業餘氫發電市場,也能解決有效緩解多出來的風力與太陽能等再生能源,無法併回電網使用的困境,將多餘的再生能源轉換成氫氣儲存,大大提升再生能源發電的穩定與可靠度。
等溫高效率水氣分離技術 空氣取水可生飲
臺灣屬海島型氣候,因降雨與地勢特性,水資源本來就保存不易,近年來幾度陷入缺水危機,影響產業、民生正常運作。著眼全球水資源危機,市面上造水產品繁多,但大多仰賴製冷工序,凝結空氣水分,卻無法過濾細菌與灰塵等髒汙,用途相當受限。
榮獲 2021 年「全球百大科技研發獎」(R&D 100 Awards)的「等溫高效率水氣分離技術」,以風扇將空氣抽入設備,當空氣經過布滿「氧化石墨烯」的特製薄膜時,親水性的薄膜表面會抓住空氣中的水分子並將其導入薄膜內層,整齊排列的疏水層隙能有效提升水分子通過的速率,輕鬆分離出潔淨水與乾燥空氣。而薄膜內的層間隙僅 1 奈米,不僅能有效過濾髒汙與細菌,就連空氣中的氮氣、氧氣分子也能被阻隔,經 SGS 多項驗證,經由該技術分離出來的水,水質已達能直接生飲的等級。
實驗證實,該技術的水氣分離效果高達 99.99%,超越同樣研究薄膜分離水氣的美國及新加坡廠商,且分離後的高濃度水氣僅需略為壓縮即可成液態純水,氧化石墨烯薄膜也無需更換,可以長期使用,每天最多可製造 40L/m2 的水,除可解民生之渴外,對於製程中需要純淨用水的工業來說,也是化解水資源危機的一大救星。
碳足跡服務平台 計算排碳不求人
為延緩氣候變遷速度,許多國家與跨國組織已開始實施相關減碳政策,大廠主導下的供應鏈也要求對減碳做出承諾。然而,要減碳,得先從知道排了多少碳開始。為了精確計算碳足跡,業者往往必須聘請專業團隊駐廠精算產品的排碳量,在少量多樣的生產趨勢下,時間與金錢均所費不貲。
為了提高臺灣產業的競爭力,以智慧製造公版聯網平台(NIP)為基礎打造的「碳足跡服務平台」(NCP)因應而生,可完整呈現設備製造資訊與生產碳足跡資訊。NCP 內建環保署碳足跡資訊網碳係數數據庫中共 900 種以上的公式,能將每筆訂單所用的原物料、能源、生產、公共系統的耗用量、耗時等製程中的碳排放資訊一一計算。
生產過程碳足跡的透明化不僅可滿足供應鏈客戶的要求,減少國際貿易碳關稅的衝擊;業者也能從中找出改善碳排的癥結,著手調整碳排放量較大的製程,提供消費者更環保的產品之餘,進而實現綠色低碳生產的終極願景。
![3D感測器助AI機器人精準取物。](https://cimg.cnyes.cool/prod/news/4809636/l/a8cff06a9ed94c68525263961dd4d44c.jpg)
![等溫高效率水氣分離技術,空氣取水可生飲。](https://cimg.cnyes.cool/prod/news/4809636/l/164825c4a6626e3e603fa711f3f217a5.jpg)
![碳足跡服務平台,計算排碳不求人。](https://cimg.cnyes.cool/prod/news/4809636/l/7ebb6435417d0af67fdd81b40004356f.jpg)
轉載自《工業技術與資訊》月刊第 359 期 2022 年 1/2 月號,未經授權不得轉載。
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