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AIoT 怎麼幫製造業當設備健康守護神?

固德科技報|AIoT 怎麼幫製造業當設備健康守護神?

#IIoT

#AI

#PDM

Posted On : 16 Apr. 2025
AIoT 是由兩個關鍵字組成的科技混血兒:AI(人工智慧)+ IoT(物聯網)。但這不是單純把兩個技術拼在一起,而是一個讓機器變「聰明」、變「敏感」、還能「表達自己」的智慧系統。

從「等壞了才修」到「還沒壞就知道」

某家工廠,原本機台運轉得好好的,突然「砰」一聲停住了。整條生產線像被抽走插頭一樣,瞬間癱瘓。技師跑過來一看,原來是主力馬達燒掉了。零件沒現貨,還要等國外進口,結果造成停機五天,損失了快三百萬。這不是電影情節,這是有可能是每天上演在製造業現場的「日常災難」。

你可能會問:
「我們每個月都有排保養啊,為什麼還是會突然壞掉?」
「以前靠師傅聽聲音也能抓出問題,現在到底差在哪?」


當關鍵在於:我們的保養邏輯,還停留在「等壞了再來處理」的階段。這就像你永遠只在發燒時才去看醫生,完全不知道體內其實早就有徵兆在喊救命。隨著智慧製造與AI的浪潮席捲而來,設備管理這一塊也在悄悄進化。

我們開始不滿足於「定期保養」這種大鍋炒的做法,而是希望——
每台設備都有專屬的健康檔案
還沒壞就能看到警訊
維修不是救火,而是策略



#PDM #IoT #AIoT

這,就是AIoT + 預知保養要帶來的改變。
它不只是科技名詞,它是讓你從「疲於應付故障」,走向「主動預防異常」的一張門票。

AIoT 是什麼?

AIoT 是什麼?簡單說是「感覺 + 分析 + 反應」的三合一系統。IoT 是由兩個關鍵字組成的科技混血兒:AI(人工智慧)+ IoT(物聯網)。但這不是單純把兩個技術拼在一起,而是一個讓機器變「聰明」、變「敏感」、還能「表達自己」的智慧系統。

AIoT 人體進化版?
你可以把 AIoT 想成機器設備的「人體進化版」——
• IoT 是五官與神經:幫機器裝上感測器(就像是聽診器),像是耳朵(聲音感測器)、眼睛(攝影機)、皮膚(震動、溫度感測器)、甚至能偵測「心跳」(電流、壓力、濕度等參數)。這些裝置就像人的感覺神經,負責蒐集環境與身體狀態的各種訊號。

• AI 是大腦與直覺:這些數據進來之後,會經過 AI 模型的分析與判斷,從中辨識出異常模式。

例如:震動頻率變尖銳、耗電量突然升高、馬達溫度波動異常等等,AI 能夠用過去的數據累積訓練出來的「經驗」去推論出這些變化是不是壞徵兆。

AIoT 是什麼?簡單說是「感覺 + 分析 + 反應」的三合一系統

• 行動層是手腳與反應神經:分析完後的資訊會轉換成具體反應——通知技師、發出維修警報、甚至自動停機或安排保養,確保異常在還沒惡化前就被處理掉。

這一連續的行為,首先先透過各種感測器(Sensor)——震動、溫度、電流、聲學、壓力、流速等——蒐集機器的生命跡象。而這些感測器就能將數據傳送到邊緣端的嵌入式系統上,這些設備負責進行第一層資料擷取與預處理。不是所有資料都要儲存到雲端,這會塞爆頻寬、延遲太高。

常見的資料前處理(Data Preprocessing)包括:
• 去除雜訊(noise filtering,如Butterworth濾波器。)
• 計算統計特徵(如均方根RMS、峰度Peak等。)
• 做快速傅立葉轉換(FFT)把震動時域轉為頻域
• 計算振動平均、標準差、或異常得分(anomaly score)

這樣做的好處是:能大幅減少傳輸資料量,降低延遲與網路負擔,讓後端只需接收已經精煉過、有意義的特徵資料。

讓「小腦袋」先做初步判斷
邊緣運算(Edge Computing):讓「小腦袋」先做初步判斷。 第二層處理則是,將數據透過演算法進行運算。因此,大多數 AIoT 系統會在現場裝上具備算力的邊緣設備(如Edge AI Gateway),進行初步判斷。

這些邊緣設備可執行:
• 異常偵測模型(如 Isolation Forest)
• 時序預測模型(如 ARIMA、LSTM)
• 分類模型(如 Random Forest、XGBoost)

邊緣運算與系統整合

例如:馬達震動訊號經過 FFT 分析後,如果頻率在特定區段出現異常高峰,AI 就會判斷為「軸承偏磨或鬆脫」的徵兆,系統自動給出「紅色警示」。這個判斷可以在現場完成,不必再透過資料上拋雲端等分析結果,而是實現即時性的在地決策,對需要秒級反應的工業環境至關重要。

從資料流到決策流的閉環設計
系統整合:從資料流到決策流的閉環設計,AIoT 不只是分析完就結束,它必須進一步驅動行動:
• 整合到設備監測管理系統
• 自動生成異常紀錄或結果分析
• 回寫健康指數給 ERP 或 MES 系統
• 與現場 SCADA 系統連動
• 當異常時自動觸發警報或停機程序

失去的不僅是金錢還有商譽?

這一連串流程,讓 AIoT 不只是一個「看圖說故事」的系統,而是工廠管理流程裡的決策引擎(Decision Engine)。AIoT 的核心價值不在於單一元件多厲害,而在於這一整個鏈條「連成一氣」——資料從設備來,分析在系統做,動作回到現場執行。這種回饋迴路的設計,就是工業4.0中「自我監控、自我學習、自我優化」的基石。

AIoT 讓你的設備不只是「機器」,而是一個會感覺、會思考、還會反應的「聰明夥伴」。

在傳統保養方式中,技師只能靠人力觀察和經驗判斷,AIoT 的出現就像讓每台設備有了專屬的健康手環與醫療團隊,全天候不間斷地關心它的「體溫、心跳與情緒」,讓工廠主不再只能祈禱「今天別出事」,而是真正做到——還沒壞,就知道了。

製造業常見的痛點?

製造業在產業現代化與全球化的推動下,面臨著不斷升高的競爭與快速變動的市場需求,導致許多企業都在生產過程中遭遇各式各樣的挑戰。

1. 停機風險不可預期
設備突然故障,最常見的類型,例如:馬達軸承磨損斷裂、傳動皮帶鬆弛或裂化、軸心偏移造成振動增加、冷卻系統失效造成馬達過熱等。

傳統靠技師經驗或定期保養排程,無法即時掌握逐秒變化的設備狀況。一旦故障,整條產線可能停擺數小時,甚至幾天,產能損失、訂單延誤、違約罰金…每一項都可能造成連鎖效應。

製造業常見的痛點

2. 維修仰賴師傅經驗難複製
中小製造業最常見狀況是「一位老師傅顧全場」,他知道哪台機器平常會出怪聲、哪個型號特別愛發熱,但這些經驗往往存在腦袋裡,沒有數據化紀錄。當這位資深員工退休或調職,現場新手就變成「摸黑開機」,只好靠試錯學習,效率低、風險高。此外,以一位維修人員平均每天可巡檢的機器量為基礎,一家中型工廠若有超過百台設備,等於可能需要10位技師才能完整覆蓋,更別說全天候監控。長期而言造成高人力成本、高遺漏風險以及難以標準化知識傳承(經驗靠人記憶)。

3. 保養靠排程,該修的不修,沒壞的也在換
數工廠仍仰賴固定週期做預防保養,像是「每三個月換一次油」、「每半年拆開主軸檢查」,聽起來制度化,但其實有兩個問題:第一、不夠準確:很多零件根本沒壞卻被浪費性地更換。第二、制度太過僵硬:真正出問題的部件,可能在保養前就先壞了。結果就是花錢做了保養,卻沒有解決根本問題。

4. 監測系統複雜難用、現場不買單
有些廠商早期導入了振動監控或狀態感測系統,但常見問題是,系統介面過於工程導向,沒有人性化操作與視覺化設計,造成現場操作人員的負擔。或是圖表與數據難以解讀,需工程背景才能操作,需要花更多的時間進行教育訓練。以及其他參數設定繁瑣、報表難以自動生成、不支援與生產管理系統(MES/ERP)整合等等問題。

導致這些監測系統變成「裝好後沒人用」的冷板凳,反而造成現場反感或排斥,認為「導入科技只是增加麻煩」。

製造業保命符

AIoT 不是加分選項,而是製造業保命符
AIoT 預知保養不是「炫技」,而是針對現場真實問題設計出來的實用工具。對製造業而言,它就像替設備安裝一套「智慧護身符」,幫你解決那些日復一日困擾人的老問題。

解法關鍵在「易用、可靠、可落地」
因此,我們從硬體選型、感測器安裝位置、軟體介面設計,到AI模型的透明度與說明邏輯,全都朝著一個目標:讓技術成為工程現場的好幫手,而不是新麻煩。

AIoT 不是加分選項,而是製造業保命符
製造業痛點AIoT/固德技術對應解法
停機風險不可預期安裝振動、溫度、電流感測器,透過 FFT 與 AI 分析提早發現異常;健康指數即時更新,出問題前先警告。
維修仰賴師傅經驗難複製AI 模型學習歷史維修數據,自動學習追蹤訊號建立;所有判斷可視覺化、知識可傳承。
保養靠排程,該修的不修,沒壞的也在換系統依據即時狀態判定最佳保養時機,精準又省成本
監測系統複雜難用、現場不買單固德平台提供視覺化介面、彈性化架構、異常報表一鍵輸出;支援現場人員無需編程也能操作,導入就能用

預知保養技術核心:感測、傳輸、分析、預測

① 感測專精:從數值讀出機器的「語言」
固德的線上監測系統與攜帶式量測儀器。根據不同設備特性、產品製程,安裝特定的感測器設置於馬達、軸承、壓縮機、氣缸、手臂等關鍵設備部位。這些搜集到的數據等同於「設備的心電圖」,微小變化也逃不過眼睛。

② 邊緣運算 + 嵌入式設備:現場即時計算,資料量小、反應快
固德開發的系統除了內建專家規範,並有特殊演算法,讓所有結果可以在邊緣設備端完成。這樣的架構讓資料不用大量傳回雲端就能判斷,可有效降低網路壓力並提升即時性,特別適合像半導體廠、石化廠這種訊號複雜、即時性高及資安要求高的工業場域。

預知保養技術核心

③ 資料回傳與雲端平台整合:健康分數與維保決策報表
設備感測資料同步回傳至邊緣系統端(也可佈建在本地私有雲),系統會進行以下分析:
• 設備健康指數評估判斷、數據特徵清洗分類
• 呈現機台健康趨勢線圖、異常歷史紀錄與維修建議
• 設備各式數據搜集,例如:振動值、電流、碳排、稼動

④ AI預測模組:機器學習+Rule Base融合
固德的AI預測模組採用「雙層判斷邏輯」,將傳統Rule Base(知識邏輯)與機器學習模型結合運用。Rule Base可快速捕捉明確的異常特徵(如特定頻率峰值、RMS超過警戒值),對於故障模式明確、經驗累積豐富的設備非常有效。而對於較複雜或非連續性的設備製程,則由機器學習模型學習正確訊號,判斷趨勢異常與壽命使用預測。

這不只是冷冰冰的數學模型,而是和現場經驗融為一體的智慧系統。固德預知保養,就是把感測、診斷、預測做到極致整合。我們相信,真正落地的預知保養不是套用別人的AI,而是結合自己對設備、現場、維修流程的深度理解,把它「做小、做穩、做準」。

固德系統已成功應用於晶圓搬送手臂、切割機、上片機、沖壓機台、馬達泵浦等設備,並在半導體領域獲得客戶實績驗證。

製造業實例(技術+效益並重)

透過以下這個案例可以看到,AIoT 導入不只是為了預防故障、減少停機,更是一場作業流程與人員角色的升級。

維修不再只是「等人叫才出動」的救火隊,而變成主動出擊、靠數據決策的健康管理顧問;機器也不再只是硬邦邦的鋼鐵設備,而是有訊息、有反應、有預測能力的智慧夥伴。

案例:某半導體封裝廠

案例:某半導體封裝廠
• 場景:大型半導體封裝廠,主要承接封裝代工任務。廠區內有數十台上片機機台設備。
• 痛點:產品價值高,生產精度要求極高,交期緊迫,任何突發停機都可能導致嚴重的交貨延遲與客訴損失。
• 問題:過去平均每個月發生 2~3 次移動軸運行異常,造成停機次數頻繁,產線調整與補件產生額外成本。
• 挑戰:上片機設備動作行為精密而複雜,難以監測。
• 導入:每台裝設電流感測器+邊緣AI,資料即時上傳到本地伺服器。

感測設備配置:
每台設備加裝以下感測模組:
• 針對不同軸向加裝電流感測器(X/Y/Z) → 偵測各移動軸的電流變化
• 壓力感測器 → 追蹤固定時間的吸嘴壓力 →提取負壓特徵,制定門檻

所有感測器由 嵌入式邊緣設備(Edge AI Gateway) 進行資料前處理,包括:
• 即時XYZ軸向電流峰值分析(每秒)
• 門檻數值紀錄(閥值水平H/L警報)
• 長時間趨勢穩定度

成效評估:六個月內可量化改善

項目導入前導入後改善幅度
每月突發停機次數2~3 次< 1 次降低 70%
平均停機時間4 小時/次< 1 小時/次降低 75%
重工與報廢率8%3%降低 62%
預測準確率(AI警示 vs. 真實故障)約 88%N/A
維修反應時間(從異常警示到處置)6~12 小時平均 2 小時內提升 4~6 倍

AIoT 導入不踩雷

導入 AIoT 不是一蹴可幾的「開關式升級」,而是一場技術與現場的協同轉型。

讓AIoT導入不踩雷的幾個建議
1. 持續回饋與優化AI模型:故障紀錄、保養時間、實際零件壽命需定期回饋給AI模型進行再訓練。
2. 先從關鍵設備試點,不要貪快全場啟動:找出產線中停機代價最高、或故障率最高的設備作為切入點,小規模試行、邊做邊學。
3. 現場人員要參與,系統熟悉掌握度:對結果能「看得懂」,才會信任與採納。維修、操作、工程團隊要能看懂數據,信得過預警,願意調整作法,才能真正發揮效益。
4. 找會整合的系統商,而不是只賣感測器的廠商:避免出現兩套系統分頭記錄,資訊孤島難管理。AIoT 是系統,不是零件堆疊。選擇懂工業場域、有導入經驗的團隊,比硬體規格更重要。

AIoT 智慧工業物聯網

藉由各式感測器,即時搜集設備數據並進行分析,結合 AI 訓練演算法,有效預測設備可能的發生故障時機點,幫助使用者執行最精準的決策。

機器設備不會說話,要了解機器設備的狀況,透過接收數據與發送並與其他設備進行溝通,甚至是需要控制機器節省人力等,這其中的媒介就是透過工業物聯網。

AIoT 智慧工業物聯網
AIoT 智慧工業物聯網

AIoT 智慧工業物聯網

即時搜集設備數據並進行分析,結合 AI 訓練演算法

AIoT 不是魔法,而是讓「經驗變成演算法」

AIoT 不是為了取代人,而是讓「靠感覺的經驗」變成「可量化的演算法」,再交還給人做出有策略的判斷。把師傅的經驗、直覺和判斷,轉化成可以被複製與擴展的演算法。

過去,資深技師靠耳朵聽聲音、用手摸震動、憑感覺判斷機器狀況,這些經驗雖然寶貴,但無法複製、也難以即時監控所有設備。而有了 AIoT,我們就能將這些「隱性知識」變成「明確的數據特徵」,訓練出一個會持續學習的數位版「資深技師」。

AIoT不是魔法,而是讓「經驗變成演算法」

這不只是科技的應用,更是一種知識的升級與傳承。AIoT 做的事,其實就是把人腦裡的判斷標準,轉換成雲端裡的數學模型,讓每一台機器都能享有「智慧照護」,不再只能靠運氣存活,而是靠邏輯與預測活得更久、跑得更穩。 你不用是資料科學家,也可以透過AIoT看懂設備的「心電圖」,提早做出決策。

從每天搶救故障 → 到每天看健康趨勢圖表,這就是製造業轉型的第一步。