以科技創新引領台灣產業邁向永續發展的工研院，面對波濤洶湧的未來，擘畫出「2035技術策略與藍圖」，目前正在開發哪些瞄準未來的創新科技？如何推廣應用，以協助產業邁向未來呢？
[ Gen AI數位轉型 ]
讓非IT人員也能迅速上手 加速與優化企業主決策
無論是在提升生產力還是顧客滿意度等面向，數位升級或轉型對於企業的成長，其幫助效益都已是普遍的認知；在過去工研院就以自身的關鍵技術，結合許多資訊服務業者和系統整合業者，協助企業建置許多智慧化系統，蒐集了許多產線生產和企業維運的資料。
然而，國內有許多企業，尤其是傳統產業製造業，經營多年累積了很多資料，例如維運資料，卻還是缺乏分析與應用資料的能力與人才，無法從大數據中找出對企業有用、可用的資訊。
資訊與通訊研究所副組長林群惟受訪時指出，針對於此，工研院從當下正火紅的生成式AI應用—有企業文件生成、視訊影像生成等很多的創新應用，想到可以開發一個類似ChatGPT的應用，讓工程師、老師傅可以用簡單的文字口語方式，藉由生成式AI模型來可視化、理解和分析企業的大數據資料，可幫助進一步改善製程和優化生產流程。
然而，這並非是件容易的事。例如傳產老師傅領域知識技術很強，但不擅長操作IT軟體，要他使用AI不是那麼容易，像是要讓AI了解一些行話（專業術語）如軸承，老師傅說的是日語「北壓令谷」，AI聽不懂；又如碳足跡，AI必須準確引用碳係數，才能準確計算……。
為了要讓生成式AI模型可以看得懂行話，理解問題，進而產生正確、可執行的分析程式碼，林群惟帶領團隊研究LLM模型調整，加入領域知識、RAG等技術，以提升企業研發和解決問題的效率為目標。
這項技術開發是基於過去工研院所研發的智慧化軟體，如製程分析知識庫、工廠智慧排程、能耗分析，加上生成式AI模組，能夠讓使用者更精準地分析探勘企業資料，加速與優化決策；換句話說，透過生成式AI，生成出適合數位轉型的軟體來進行模型的調整，讓原來的軟體可以發揮更大的價值。他表示，今年從熱處理、機械、金屬加工相關產業開始，結合公學會力量，以生成式AI升級企業資訊軟體，逐步擴展至其他製造業應用。
「Gen AI數位轉型」的開發預期效益，是期望加速企業主決策的時間，讓更多工作人員無論是不是IT人員，都可以使用。 他也不諱言目前最大的挑戰，在於如何正確引用外部資料，以及圖表類的資料不是那麼容易辨識，預計在1、2年內可以突破；預計今（2024）年可以導入10家廠商落地應用。
[ 5G專網管理系統 ]
助攻通訊設備業者布局 5G專網新興商機
過去的網路通訊設備，多年來由國際大廠掌握規格的制訂，導致軟體也因此受制；邁入5G時代，全球倡議開放互通的無線電接取網路（O-RAN）規格，只要符合此標準的通訊設備，皆可跨入5G市場，龐大的網管軟體需求也應運而生。
資訊與通訊研究所副組長邱碧貞表示，工研院自主研發O-RAN規格的5G專網管理系統，提供一站式管理，將之平台化、模組化，讓開發者開發一個App就能在平台上有新的功能，可擴展到不同的應用場景，如智慧工廠、智慧醫院，有助於網通或伺服器業者透過其中的控制軟體，部署簡單幾個小型基地台，就能架構成5G專網，為不同產業客戶提供客製化服務，此舉為IT業者大幅開展了專網市場。
此系統具備以下特色，一是布建效率高，規劃網路架構一鍵搞定；其次，如上所述，彈性應用高，軟體導入AI及機器學習並智慧模組化，不同類型的專網就像套用APP一樣簡便，可快速滿足工廠、醫院、交通、救災等需求；三是節能效益高，可預測使用流量，主動將基地台閒置部分關閉，需要時再開啟，以100座5G基地台規模的專網為例，1個月可減少12,750千瓦，相當於7,060公斤的碳排放；四是具有感知能力，可以感知環境周遭情形，未來可應用於智慧長照、精準廣告、家庭或娛樂上。
工研院研發的「O-RAN節能專網網管技術」，打造智慧化管理5G基地台系統節能的軟體平台，榮獲有「創新界奧斯卡獎」之稱的「愛迪生獎」2023年最高榮譽金牌獎，此次是全球首套的「O-RAN專網節能管理技術」，目前已技術移轉給國內的通訊設備廠和碩、仁寶、啟碁等多家業者，助攻布局5G專網商機。邱碧貞也透露此技術當前的挑戰，是大範圍感知的精準度還需再優化。
工研院研發的「O-RAN節能專網網管技術」，打造智慧化管理5G基地台系統節能的軟體平台，榮獲眾多獎項肯定。
[ 預兆診斷系統 ]
隨拿即用 為設備的健康把關
機械設備超過70%以上都是從轉動原理開始，且運轉行為都有其物理模型。設備用久了如軸承等關鍵零組件一定會損耗，過去都依賴老師傅經驗，至現場量測或聆聽方式判斷故障原因，又常因不同師傅/專家有不同的判斷結果，曠日費時又影響產能。
業者最關心設備的事情可分為3類，首先是設備目前狀態如何；其次，能預知設備關鍵零組件何時會損壞；第三，設備損壞的零部件。
有鑑於此，工研院針對機械製造業開發了一套軟體「預兆診斷系統」。機械與機電系統研究所組長王俊傑指出，設備損壞時振動訊號會有變化，而「預兆診斷系統」即收集振動訊號資料並結合物理模型，進行AI訓練，建立出預兆診斷模型。他說，「人可以診斷設備，電腦為什麼不能？」於是開發出這套為轉動機械設備的專家系統。
他透露，這項「預兆診斷系統」早在2009~2010年就被工研院定義，在此之前就已累積一些振動診斷的知識，直到2014~2015年，團隊開發軟體成可販售之產品。2020年，將整個系統做成網頁版、雲端版、手機板等版本，甚至做到OTA線上更新的機制。
隨著硬體價格越來越親民，且工業4.0或AIOT趨勢的來臨，業界已普遍使用振動監測方案，結合工研院開發的這套預兆診斷軟體，可直接使用，如此一來業者導入的意願提高；第二，軟體簡易入手，不需再額外收集資料、訓練AI模型，堪稱「隨拿即用」，可幫助業者巡檢等工作。
王俊傑組長特別指出這套系統受業者青睞的原因，可隨時監測、觀察設備，減少專業人才費勁去讀振動等相關訊號，再轉譯給管理者的低效率與降低誤判；而且預警的功能，可更精確預估設備損壞的時間，來採購更換的零組件，不需隨時準備備品，降低物料庫存成本，讓機械永遠保持在最佳狀態，確保產線正常運作。目前判斷故障問題的診斷率約95%以上，壽命預測誤差率約10%。
這套系統獲得業界重視，已成功應用在半導體廠務(轉動設備、尾氣系統)、風力發電機、石化業、金屬加工產業等領域，王俊傑組長表示，這預兆診斷軟體透過振動訊號收集、AI分析的機制，可適用於各行各業。
「預兆診斷系統」為轉動機械設備的健康把關，透過資料收集、AI分析，可適用於各行各業。
[ 氫能示範驗證平台 ]
協助低碳氫產業鏈發展 產氫成果與國際領先者比肩
綠能科技正在全球風起雲湧，其中氫能相關技術更是積極發展，據美國於2023年6月所發表的《潔淨氫能策略與藍圖（Clean Hydrogen Strategyand Roadmap）》預測，2050年美國氫氣需求量約5千萬噸，在綠電占比100%的情境下，氫能用於儲能及發電應用預估約占8-16%。其中，氫能儲能目前各國仍在早期發展階段。
工研院研究氫能燃料電池多年，已累積一定能量，響應政府5+2產業創新計畫中的「綠能科技」發展主軸，在經濟部能源署支持下，從2018年協助籌設沙崙綠能科技示範場域，以創能、儲能、節能、系統整合為範疇，建立各式開放平台，其中包括「氫能示範驗證平台」，已於2023年啟動試營運。
為加速國內氫能產業發展及應用測試，工研院打造此平台作為我國氫能產業先期技術驗證平台，以協助氫能相關商售產品進行長時間運轉測試系統性能。先行以沙崙綠能科技示範場域已設置之MW級再生能源（PV）及燃料電池發電機組等，進行氫氣產、輸、儲、用全方位的測試、示範與驗證。
工研院研發團隊結合院內各領域專才，以自身的研發優勢能量，與產業合作進行低碳氫產業鏈（氫生產、輸儲及應用）技術示範及驗證、氫能技術研發，短時間以系統整合及關鍵元件開發方式，切入各種應用面，同時培育國內氫能新創企業。
以沙崙綠能科技示範場域設置MW級再生能源（PV）及燃料電池發電機組等，進行氫氣產、輸、儲、用全方位的測試、示範與驗證。
此平台提供三技術：
1.低碳氫生產技術（Anion Exchange Membrane，AEM，陰離子交換膜電解技術）
目前全球氫氣供應主要是以化石燃料為主要原料的灰氫，仍有溫室氣體排放問題，此平台利用再生能源電力進行電解水生產氫氣。
目前已完成2套總計20 Nm3／h商售再生能源電解產氫系統設置，電解總功率達100 kW，氫氣儲能規模最大達167 Nm3（500 kWh），吸引超過10間國內從材料到應用的氫能業者進行合作。
2.低碳自用電力技術（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC，固態氧化物燃料電池）
使用氫氣經由燃料電池和氧氣進行電化學反應生產電力，副產物僅有熱水，沒有排碳，具有商業應用潛力，如旅館業等，而目前主要當作低碳排的備援電力，應用在交通號誌、資料中心、偏遠地區及工業廠區備援電力。
這套國內首座自行研發的25kW SOFC系統，目前正在氫能驗證平台進行長時間運轉實證及供應場域用電，系統能源效率高達88%（電加熱），並適用包含純氫、天然氣、沼氣、工業副產氫等多元料源發電。此技術同時與國內電力業者合作進行系統運轉驗證。
3.複合式氫能 / 電池儲能示範及驗證
發展可適應再生能源間歇特質的儲能技術，強化電網韌性，對於未來電網管理極為重要，目前正在發展「氫能儲能」，作為提高再生能源使用率的一重要方向。沙崙示範場域已完成產氫、輸儲及發電應用整合測試。未來規劃將場域周末餘電用作氫能儲能，初估每周產氫量可供生產約6千度電，其中綠電來源為場域自建太陽能發電，電解系統為商售電解系統（PEM+AEM），燃料電池及儲能系統皆為工研院研發之SOFC發電系統與釩液流電池。
前述各項技術，目前全球正在積極發展，部分是商業化系統，但仍有大部分屬於研發與示範階段；目前工研院在AEM產氫的研發成果，已與國際領先機構相當，SOFC也已掌握8成以上的國內自製能力，並推廣至國內企業進行示範運行。
國內首座自行研發的25KW SOFC低碳熱電共生系統。
助攻產業，全面啟動
工研院的創新科技，對產業界的助力全面啟動，有些技術先行多年，業已愈趨成熟，為各產業界提供轉型與邁向永續未來好用、適用的工具；其中，5G專網管理系統榮獲素有「創新界奧斯卡獎」美譽的愛迪生獎（Edison Awards）2023年金牌獎，以及全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）的肯定，並兩度獲得「全球小型基地台論壇獎」（Small Cell Forum Award）。
作為引領國內產業發展的研究單位，工研院還有諸多創新技術協助產業進軍全球市場，也同時為人類生活帶來福祉，推助台灣經濟邁向新高峰。
氫能示範驗證平台上，100KW～MW級電解產氫系統驗證。
摘自《科技生活雜誌》2024年春季號 242期 採訪、整理／編輯部 圖／黃國倉攝、工業技術研究院提供
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