但在PCB產業繳出亮眼成績的同時，台灣的PCB產業也面臨許多挑戰。在高性能、高附加價值的PCB產品方面，日本PCB產業擁有材料與加工技術的優勢，故享有比台廠更高的附加價值率，在中低階PCB市場上，中國PCB同業近幾年頻頻擴產，台廠的產能領先優勢正在逐漸消失。
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另一方面，由於少子化造成勞動力短缺，加上PCB生產現場的工作環境並不舒適，又存在一定工安風險，因此PCB產業缺工的隱憂一直存在。如何提高產品的品質與良率，以便在高階市場上與日本同業競爭，並在缺工的情況下，守住現有的產能規模，為成本競爭力打底，以應對來勢洶洶的中國同業，成為台灣PCB產業的當務之急。在此情況下，導入智慧製造，成為台灣PCB產業必然要走的道路。
五年熬出無人工廠 中華精測加入智慧製造戰局
探針卡業者中華精測在本屆台北自動化展期間，展示了該公司耗費近五年時間所發展出的PCB智慧製造整廠方案，並獲得許多PCB同業關注。由於智慧製造是PCB產業未來必須面對的主要課題之一，中華精測有意將自家發展的智慧製造方案轉化成產品，協助PCB產業進一步實現智慧製造，甚至無人工廠的願景。
中華精測智動化事業處長黎進財(圖2)表示，一般來說，智慧製造是由四個元素組成，分別是AIoT感測器、邊緣運算系統、AI與智慧管理平台。但不同垂直產業所使用的原物料、製程方法不同，面對的數據型態也不一樣，因此每家公司在導入智慧製造時，在既有方案上進行客製化修改，甚至全部自己動手研發，是免不了的。這是製造業者要導入智慧製造，甚至發展無人工廠時，共同面對的挑戰。
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中華精測從四年多前，就已經意識到智慧製造跟無人工廠是未來一定要走的路。由於探針卡本質上是印刷電路板(PCB)，而PCB製程所使用的化學品，多少帶有一定程度的安全風險，且有些化學品還有刺鼻的氣味，因此PCB產業要招募現場人員，只會越來越困難。這也是許多PCB業者遇到的難題，只有智慧化跟無人化，才能徹底解決。
另一方面，探針卡是十分精密的PCB板，對製程參數飄移的容許值，遠比一般消費性產品所使用的PCB板來得嚴格。如果不導入邊緣運算跟人工智慧，對製程參數與結果進行即時監控跟補償，很難讓良率持續精進。
出於填補人力缺口跟提升品質兩大考量，中華精測總經理黃水可在四年多前決定在公司內部成立智慧製造團隊，以落實智慧製造、無人工廠為目標，並搭配該公司位於桃園平鎮的新廠落成，逐步導入自家發展的AIoT感測器、邊緣運算、自動化、智慧物流、智慧管理等子系統。
事實上，在規劃成立智慧製造團隊，自行發展相關技術時，黃水可就有意將成果轉為產品，以協助PCB同業，甚至其他製程條件相似的製造業者進行智慧製造轉型。而在自家場域累積大量實戰經驗，確定相關技術已經成熟後，這些原本為滿足自家智慧製造需求所開發出來的各種技術，便順理成章地成為中華精測的新產品，智慧製造團隊也轉型成智動化事業處，負責相關業務的推動。
在2020年台北自動化展期間，中華精測端出了可即時量測藥液濃度的在線式(In-line)分光光度計、雷射光度計，以及可同時量測多槽化學藥液濃度、酸鹼值的電極滴定系統。此外，為確保藥液品質穩定，同時避免人類作業員執行高風險的藥液添加作業，中華精測也發表了藥液自動添加系統。這些技術雖然都是為了PCB濕製程需求所研發，但同時也能應用在半導體、化工、環工、造紙等會用到化學溶液，或需要對液體中化學物濃度進行檢測的產業。
除了感測器之外，中華精測也展示了內嵌人工智慧的邊緣運算系統，使用者只要掃瞄RFID卡片，機台就會將工單、製程配方等資料讀入，啟動對應的自動化生產流程。在生產過程中，人工智慧會根據現場狀況，對生產參數進行微調，以確保最終產出的產品符合規格要求。舉例來說，電鍍製程的結果會受到藥水中的金屬離子濃度、藥水溫度、酸鹼值等變數影響，因此，在不同條件下，電鍍的時間長短應該隨之調整，才能獲得品質最一致的產品。
黎進財透露，在導入邊緣運算跟人工智慧前，因為太倚靠人工作業，有些比較精細的製程，良率一直只有七成多。但導入AI後，因為系統會即時對產出品質進行監測，並回饋給機台進行動態補償，所以良率已經拉高到超過九成。
除了現場展示的感測器跟邊緣運算系統外，中華精測也發展出自己的數據後台跟戰情系統，讓管理階層可以一目了然地掌握工廠運作狀況，並進行遠端指揮。也因為中華精測已經自力發展出一整套智慧製造方案，因此其生產運作已經非常接近無人工廠，員工只有在出現異常警報或需要對設備進行維護時，才需要進入生產區域。
中小型板廠智慧化跨出穩健第一步
相較於中華精測超前部署，自行發展其所需要的智慧製造方案，其他同樣面臨缺工挑戰與品質瓶頸的PCB廠，特別是中小型業者，顯然必須另闢蹊徑。作為台灣PCB業內最重要的產業組織，台灣電路板協會也在兩年多前與國際半導體產業協會(SEMI)展開合作，共同將原本運用在半導體設備的SECS/GEM聯網標準修改為適合PCB設備使用的PCBECI標準，並在經濟部工業局的政策支援下，成立PCBECI設備聯網示範團隊，同時立下2020年在20家中小型PCB板廠，100台PCB製程設備上導入PCBECI標準的目標。
近日此專案執行已告一段落，除了有20家中小型板廠導入之外，生產線上採用PCBECI標準的機台，也達到105台，超過原先制定的目標。這顯示台灣的中小型板廠，對於機台聯網與後續的智慧製造，有很強的需求。為實現智慧製造，生產設備聯網是必要的前期工作，但工業生產所使用的機台往往有很長的使用壽命，如何讓已經在現場運作多年的老設備升級為聯網設備，一直是許多製造業者所面臨的問題，PCBECI則是這個問題的解答。
在此示範團隊中，沃亞科技扮演系統整合商(SI)角色。原本專注在半導體跟面板設備整合的沃亞，為了服務PCB產業，甚至另外設立子公司沃智科技，以便為PCB產業提供更完善的系統整合工程服務。
沃亞科技經理方鴻文表示，此一專案過程雖然艱辛，但也意義重大，它標示著台灣PCB產業的打底固本，藉由共通的設備聯網標準PCBECI的導入關鍵製程，透過整合性解決中小型企業內舊設備聯網各種複雜問題，開發出適合PCB設備統一標準的解決方案，進而發揮出在關鍵站別中，實現資訊流串連的綜效(圖3)。
此計畫同時也挹注資源，協助本土代表性的設備商，開發新設備智慧化升級技術，如設備預知保養，除了降低設備商與客戶的維護成本外，也進而提升產品良率，為客戶創造更大利益，大幅提升台灣板廠與設備產業的國際競爭力。
除了沃亞之外，其他參與此一專案的設備商，還包含東台精機、志聖工業、揚博科技與群翊工業。這四家台灣本土設備製造商，分別在PCB的鑽孔、曝光、蝕刻與乾燥製程設備市場擁有領導地位。而這些製程正好也都是PCB產業的核心製程。透過SI與設備商的通力合作，此一示範計畫已順利達標，但接下來要如何讓這些聯網設備為PCB板廠創造更高效益，例如實現設備預防性維護、導入人工智慧(AI)等，將是團隊日後要繼續努力的方向。
PCB製造智慧化 好戲還在後頭
參與此一示範計畫的凱喬線路、喬旋精密與龍懋電子，也分享了自家導入PCBECI設備聯網後所感受到的效益。這三家中小型板廠的核心業務不同，因此PCBECI所能帶來的效果也展現在不同面向上。但整體來說，實現機台聯網後，板廠管理者最大的感受是，因為一切生產資料都有紀錄，因此員工在工作時的態度也變得更謹慎。此外，也因為機台狀態跟生產資料都有留下紀錄，管理者發現了很多以前沒注意到的小問題，進而能在問題擴大，對生產良率造成影響前便著手解決。這對於提高客戶滿意度、降低成本與產品品質提升，都能帶來明顯助益。
換個角度思考，這或許也是示範計畫能獲得板廠熱烈回響，最終能超額達標的原因。由於機台聯網布建到位後，板廠很快就能感受到由此衍生的各種應用，對日常營運的改善效果，因此對PCB智慧製造更有信心，導入意願跟期待也更高。
事實上，據台灣電路板協會所作的產業調查，在PCB九項主要製程中，機台聯網只有在其中五項製程設備上，有比較高的普及率，也就是示範計畫所選定的鑽孔、電鍍、曝光、蝕刻，再加上檢驗；至於裁板、線路、壓合、成型製程的機台聯網普及率，則還有一段落差。這或許跟後面幾項製程並非PCB關鍵製程，導入的急迫性較低有關。但樂觀來看，這也意味著PCB業內還有許多未聯網的設備存在，未來商機還有想像空間。
