產業脈動｜動力設備運用人工智慧之趨勢觀察

前言

動力設備可將電能轉換為機械能，透過馬達驅動如泵浦、風機與空氣壓縮機等設備，可廣泛應用於製造業、建築暖通空調系統、能源與公共設施等場域，是構成各類產業運作不可或缺的重要裝置。依據國際能源總署（International Energy Agency, IEA）之研究顯示，全球約 ５３％ 的電力消耗來自馬達系統，其中又有超過 ７０％ 的用電集中於泵浦、風機與空氣壓縮機等三大系統。此高度集中現象表示動力設備是能源消耗大宗，同時深具能源效率提升之潛力。

隨著全球淨零排放目標逐步明確，各國政策亦持續強化對能源效率的要求。最低能效標準（Minimum Energy Performance Standards, MEPS）與補助機制逐步推動低效率設備退出市場，使高效率馬達成為產業升級的基本門檻。然而單純依賴硬體效率提升所能帶來的節能空間逐漸趨於飽和，動力設備的發展重心也由「設備效率」轉向「系統效率」，並進一步延伸至智慧化的數據應用。而人工智慧（Artificial Intelligence, AI）的導入正是轉型的關鍵。透過感測器、通訊與數據分析，動力設備可即時蒐集運轉資訊，並透過 AI 模型分析與預測，使設備轉變為具自我調整能力的智慧裝置，可提升能源使用效率，及降低故障風險，進而再優化整體營運績效。

全球高效率馬達與智慧馬達市場發展

在全球淨零排放與能源效率政策持續推動下，動力設備市場正呈現由「高效率」邁向「智慧化」的發展結構。高效率馬達是市場成長的主要基礎，馬達的智慧化則代表產業升級的方向。高效率馬達市場部分，其發展動能主要來自政策驅動與經濟誘因的雙重作用。各國透過最低能效標準（MEPS）限制低效率產品流通，使 IE3以上等級馬達逐步成為市場主流；同時，企業在能源成本上升與 ESG 要求的壓力下，加速導入高效率設備以降低營運成本。2023年全球高效率馬達市場規模約為258.5億美元，預估至2029年將成長至 404.9億美元，年均複合成長率約為7.8％，展現穩定成長趨勢。

從應用領域觀察，高效率馬達需求高度集中於泵浦、風機與空氣壓縮機三大系統。其中，以暖通空調與流體輸送相關應用占比最高（42％)，主要因為運轉時間長、負載變動頻繁，節能潛力顯著。風機系統（25％）則受工業排氣與環境控制需求帶動，維持穩定成長；空氣壓縮機（15％）因電子製造、醫療與冷鏈產業發展，呈現較高成長潛力。

然而高效率馬達市場的競爭模式正逐步轉變。過去產業多以單一設備效率作為競爭指標，但隨著變速驅動器（Variable Speed Drive, VSD）與控制技術普及，效率由設備層級延伸至系統層級。電動馬達系統透過系統層級的優化具有20～30％ 的節能潛力，為智慧化與 AI 應用奠定基礎。

馬達的智慧化發展，可先透過智慧馬達市場來窺知一二。智慧馬達是指在馬達本體中整合感測、通訊與控制功能，使設備具備資料蒐集與即時回饋能力。其市場尚處於發展初期，２０２４ 年全球規模約為 9.8億美元，預估至2030年將成長至14.7億美元，年均複合成長率約為 6.6％，整體與高效率馬達呈現相同的高速發展趨勢。

從應用領域來看，智慧馬達主要集中於高附加價值與高可靠度需求的產業，如工具機（26%）、工業機器人（20%）、電子設備（20%）等。這些場域對設備穩定性與精度要求極高，一旦發生停機或異常，所造成的損失遠高於能源成本，因此更傾向導入具備監測與預測能力的智慧設備。相較於能源的使用效率，智慧馬達放更多關注在提升整體營運效率與降低風險。

現階段市場仍以高效率設備為主，以回應政策與節能之需求。然而產業已進入系統優化階段，設備智慧化所展現出的市場潛力，將隨AI技術進一步提升，並展現節能以外的多重價值。

動力設備導入AI 之技術組成

隨著智慧製造與工業數位化發展，動力設備的技術架構已由傳統單一機電系統，轉變為整合感測、通訊與人工智慧之多層系統。其核心概念在於，透過資料流動與分析機制，將設備由固定邏輯運轉，升級為可即時感知與自我優化的智慧系統，示意如圖3。

整體系統中，動力設備（如馬達）為能量轉換的核心單元，負責實際運轉與機械輸出。為提升設備運行穩定性與系統韌性，馬達可進一步結合儲能或備援系統，在電力波動或突發中斷時提供即時支援，使設備得以維持持續運作並降低停機風險。透過此類機制，動力設備不僅具備基本驅動功能，也能在不穩定環境下維持穩定輸出，強化整體生產系統的可靠度。

DOI:10.30256/JIM.202606_(519).0004