传感器改变制造业现状，给解决工业生产中哪些痛点？

图2 全球传感器市场成长态势资料来源：工研院IEK 也正因为工业传感器市场将出现强劲需求，在半导体产业整体成长趋缓的情况下，很多厂商开始加强相关领域的布局力道，甚至不惜推动大规模组织改造，将公司的未来发展押宝在工业感测领域，前者如亚德诺(Analog Device, ADI)，后者则以奥地利微电子(AMS)为代表。

亚德诺可说是微机电系统(MEMS)传感器产业的开山鼻祖之一，且伴随着消费性电子产品、行动装置对麦克风、加速度传感器的需求快速爆发，该公司的MEMS业务曾一度是由消费性电子产品跟智慧型手机两大支柱所支撑。但由于需求快速成长，加上进入门槛相对较低，消费性MEMS传感器市场很快就陷入红海竞争，必须要靠经济规模来取胜，且利润十分微薄。有鉴于此，亚德诺的MEMS传感器业务已朝工业应用转型，并先后将消费性MEMS传感器产品线卖给其他业者。

奥地利微电子的转型则比亚德诺更为极端。奥地利微电子本来也是一家拥有完整类比元件产品线的半导体供应商，但近年来该公司不断进行大规模组织改造，目前已经成为一家以传感器，特别是工业传感器为主要应用市场的半导体公司，其主要产品线包含各种环境感测、磁性侦测、影像感测、流量感测方案，至于无线通讯、电源管理等产品线，则是以传感器的配套形式继续经营。与感测无关的产品线，则大多已经出脱给其他业者接手。

有鉴于消费性MEMS传感器市场的价格战没有止息的迹象，即便是目前在消费性MEMS领域有市占率优势的Bosch Sensortec、意法(ST)，也开始将眼光投向工业级MEMS传感器市场，并陆续推出相关解决方案。

感测技术有助台湾工具机产业脱胎换骨
台湾的精密机械产业跟半导体产业一样，都具有相当强的国际竞争力。世界第三大工具机集团友嘉，就是台湾在工具机等精密机械领域的代表性厂商。因此，提到台湾工业传感器的市场需求，不能不谈工具机产业的发展需求。

在传统工具机迈向数位化、智慧化的过程中，感测技术也是不可或缺的要角(图3)。在工具机的日常运作中，刀具磨耗与内部核心零组件状态监控，是对感测模组潜在需求最强的两大领域。其中，刀具磨耗监控的需求，更会对工具机带来明显的加值效应。

图3 工业机对感测模组的需求概况

资料来源：工研院IEK 工具机本质上是切削设备，其运作离不开刀具。因此，在加工过程中，刀具磨耗甚至崩坏、断刀，都是无可避免的问题。而且，在刀具品质随时间劣化的过程中，其所加工的产品品质也会跟着下滑，因此，不用等到崩刀、断刀等直接导致机台停摆的事件发生，就会对工具机用户造成负面影响。

有鉴于此，工具机业者对于刀具状况的监控需求最为殷切，监控手段也最为多元，从力觉传感器、红外线传感器(针对温度进行监控)到声纹辨识技术，都能派上用场。

负责驱动刀具的马达、传动轴等工具机核心零组件，其健康状况也是工具机业者必须密切监控的环节。这部分主要是透过噪音、振动跟温度监测手段来实现。在马达等驱动装置故障前，最容易发现的征兆就是异常噪音、振动与异常的温差现象，借由监控这些物理量，工具机业者可以有效掌握机台的健康状况，并实现早期预警，避免客户在产线上遇到无预警停机。

除了上述几种感测手段之外，光学感测、电流感测也会被应用在工具机内，主要是用来提高伺服马达的定位精准度，并进行故障预警。

整体来说，与工具机直接相关的传感器需求，横跨了力学、光学、声学、电化学及热学等诸多领域，若把工具机上下料所使用的自动搬运车涵盖进来，则磁性传感器也是不可或缺的感测手段，因为有些自动搬运车是采取磁性来引导其行进方向(图4)。

图4 工具机感测技术需求横跨众多专业领域资料来源：工研院IEK 由上述整理分析可知，感测技术对于提升工具机可靠度、产出品质与自动化程度，将有非常明显的价值。若搭配适当的传感器联网技术，更可让工具机摆脱资讯孤岛的现况，成为联网或数位工具机，为产品带来更多附加价值。

不过，目前传感器介面种类众多，而且互不相容，因此形成一定的导入障碍。有鉴于此，半导体业者与感测设备业者正携手推动名为IO-Link的传感器通讯协定，盼借由此开放标准来解决感测模组介面分歧的问题(图5)。

图5 采用开放架构的IO-Link标准将成为传感器介面领域不可忽视的新势力。资料来源：工研院IEK 感测技术导入效益明显元件厂商投入宜谨慎

不管是整体制造业生产，或是针对工具机等单一机台，感测技术都能带来明显的改善效益，因此各类设备业者无不积极导入感测解决方案，盼借此克服制造业者日常营运所