元宇宙不再只是遊戲和社交，它也正悄悄改變製造業！結合AI、XR與機器人數位分身，工研院打造的「元宇宙智慧工廠」成為製造業數位轉型的新解方。透過整合3D數位分身、RoboTwin、生成式AI與人機協作的感知技術，讓設計與生產流程更快速、更精準、更人性化。
製造業邁向智慧化，虛實融合的腳步也在加速。
工研院機械與機電系統研究所組長游鴻修表示，元宇宙智慧工廠結合AI、AR／VR／XR、物聯網（IoT）與多覺共融等多項關鍵技術，構築出高度擬真、沉浸式，並可即時互動的虛擬工廠平台，透過融合視覺、觸覺、力覺，乃至未來可能加入的聽覺技術，無論是驗證新製程設計或優化現有流程，都能透過平台進行模擬試驗與調整，讓使用者有身歷其境的擬真感，大幅減少實際上機的試錯成本並提高設計準確性，「這種全感官的虛實整合經驗，也讓製造流程更加人性化與數據化，達成企業智慧決策的目標。」
RoboTwin：從模擬到真實的雙向連結
工研院打造的元宇宙智慧工廠，首要技術關鍵就是RoboTwin。RoboTwin是以虛擬建模方式打造實體設備的數位分身，使機器人的動作、運作條件與生產參數可做到雙向互動，讓工程師不論身在何處，都能遠端監控與調校實體機台，克服地域限制並提升維運效率。工研院機械所經理蔡承翰補充，RoboTwin要做到精準對應實體，AI是關鍵。
早期工廠設置機器手臂時，常因空間配置不當發生碰撞或製程失敗，因此團隊自2018年起便透過模擬器蒐集大數據，並隨著AI運算能力的提升，逐步將光影、重力與力感等物理條件反饋納入模擬系統，最後甚至將操作人員的動作也虛擬化，進一步提升真實感。
生成式AI： 將繁複建模轉化為即時運算
以前使用鑑別式AI，須仰賴人工蒐集大量影像並加上標籤，資料量動輒上千甚至上萬張照片，再將這些資料匯入AI模型進行訓練，過程往往會因人工標註的重複或錯誤，使AI訓練品質參差不齊。如今運用生成式AI，不僅能直接生成高擬真的圖像，還能自動完成標註，有效解決資料品質不穩的問題。
導入生成式AI後，無論是工廠建置、機構設計、機械手臂動作模擬等作業，皆可快速生成與測試，大幅壓縮開發時程與人力成本，生成式AI生成2D圖像後，建立3D機構設計的模型，就可直接匯入模擬器中進行測試，以往用人工方式標註影像資料，平均每小時僅能蒐集25張，透過軟體優化與AI自動標註技術後，1小時可自動產出上萬張標註完畢的高擬真影像，讓深層學習模型的訓練流程實現全自動化，並成功模擬出表面紋理、材料反光與重力回饋等細節，讓虛擬世界幾可亂真。
舉例而言，過去設計1組機器人的夾爪，需要機構工程師手動設計繪圖，再交由工廠製作零件、組裝測試，一旦發現失敗，整個流程就得重新來過，耗費大量人力、時間與金錢。有了生成式AI，可透過互動式操作，即時生成所需的夾爪造型，再利用RoboTwin模擬器進行夾取動作的驗證，測試設計效果與成功率，大幅減少開發時間與成本。
跨世代轉型： 從師傅經驗到企業智慧資產
過去非常仰賴「老師傅」經驗的傳統工廠，在導入元宇宙智慧工廠後，讓原本依賴經驗累積的技能，得以用資料化、標準化的方式保留，打造出更加穩定與可預測的製程系統，藉由平台將資深技師的實戰經驗虛擬化、模組化，成為企業可複製與傳承的智慧資產，也讓基層員工看見自身價值提升的可能性，進而促進轉型意願。
元宇宙智慧工廠已成功導入多家製造企業。近期南部某鋼鐵大廠就在尚未建設實體產線前，先利用元宇宙智慧工廠的平台，預先驗證設備配置與產能模擬，不僅節省設計成本，更能確保導入後即上軌道；另有馬達大廠透過模擬器進行機器人塗膠動作設計與程式編寫，不需建立實體樣品，可完成全流程的虛擬驗證，有效提升產品試作效率與成品精度，1個月內即完成虛擬產線建構，並透過VR設備觀看機械手臂作業動線與路徑生成，大幅縮短建廠與評估時間，過去需要長達半年的調整期，如今可在初期模擬階段即完成修正，大幅縮短導入時間。
除了增進效率，元宇宙智慧工廠也能降低人力需求，某重工業產線在導入模擬平台後，原本需6人操作方可產出3組工件，現僅需3人即可完成6件；良率也由過去因人工操作難以標準化的狀況，提升至穩定維持在90%以上，顯著改善品質、降低報廢率。隨著運作時間拉長，元宇宙智慧工廠平台能提供最佳參數組合建議，使每次的生產決策都更精準。
為降低中小企業導入門檻，工研院與經濟部提供技術支援，建立教學系統以提升導入成功率，企業可從單一製程試點起步，逐步擴大應用，加速工廠數位轉型，搶占智慧製造先機。
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