經濟部國家產業創新獎－推薦閱讀

鄭芳田執行長

16.推薦閱讀_個人類_鄭芳田執行長

鄭芳田執行長
國立成功大學智慧製造研究中心

產學貢獻

軍工轉進半導體領域開創智慧製造新局面

歷經在中山科學研究院19年的潛心鑽研，專注於飛彈射控與導控系統的研發，現任國立成功大學智慧製造研究中心執行長鄭芳田名譽講座，當年為了奉養家鄉雙親、回饋家鄉，辭去中科院簡聘研究員兼計畫室主任的職務，回到成大製造工程研究所任教，從基層做起。今日他被譽為「臺灣半導體自動化教父」，憑藉的正是他的「凡事追求真善美」之精神。

談起在中科院服務的19年歲月，鄭芳田舉例說，一艘戰艦上裝置有飛彈、魚雷、火炮等各式武器，且為了能精準指揮這些武器，還得裝置各式搜索雷達、追蹤雷達、敵我識別儀、…等等設備。為了有效管理上述戰鬥系統內的各式武器與裝備，應用先進的系統整合與自動化技術來發展一套全方位「射控系統」勢在必行。鄭芳田在中科院就是負責設計此全方位的射控系統。

然而，為了照顧家鄉年邁的雙親，鄭芳田決定離開中科院，回成大擔任教職。當時是民國84年，臺灣正如火如荼地發展半導體工業，於是國科會於成大選派兩位種子教師，連鄭芳田在內總共有8人到美國考察，此機緣讓鄭芳田能了解到半導體生產自動化的需求。

運用設計射控系統經驗研發半導體自動化整合平台

「從美國半導體產業考察回來後，我思考運用在中科院所學的系統整合技術和設計射控系統經驗，來研發半導體自動化整合平台」鄭芳田說。他發現像台積電這類的晶圓廠，需要整合各種生產機台、量測機台與物料搬運系統等，同時串連客戶與供應鏈夥伴，所以必須要設計一套完整的智慧製造整合平台。鄭芳田以中科院的射控系統整合概念為出發點，將國防工業運用的各種技術導入半導體產業。他認為，各式武器可對應為不同的生產機台，各式雷達就像各種不同的自動搬運系統…等等也能一起納入，比照射控系統來設計一個智慧工廠自動化（Intelligent Factory Automation, iFA）系統整合平台。

「一旦確立目標，便一步一腳印地持續朝這個方向前進。鄭芳田當年離開中科院時，雖然已經取得國防部研究員的聘任證書，相當於學術界的教授資格，但進入成功大學任教後，這份資歷卻不被承認，仍必須從基層做起。儘管如此，鄭芳田並不氣餒，心想他擁有系統整合方面的專長，就設法將它應用到半導體生產自動化上。

鄭芳田坦言，剛到成大的前兩三年，幾乎沒人理他，因為沒有相關領域的論文成果，「畢竟在中科院做的研究無法公開發表。」當時，他積極參與國科會推動的產學合作計畫，主動與日月光等公司談合作，雖然廠商都表達高度興趣，但每次去國科會報告時，因為沒有相關方面的論文成果，所以計畫構想簡報總是無法通過。總共向國科會提案三次，也被退了三次。

幸運的是，當時國科會工程處有一位許文秀科長，建議他不要一開始就申請大型的產學計畫，而是從一般專案的整合型計畫著手。鄭芳田教授無奈地表示：「我只好聽他的，不然根本沒有計畫可以執行。」於是他轉向申請一般專案整合型計畫，雖然規模較小，但也因此慢慢地踏出關鍵第一步。他第一個大型產學合作計畫是與矽品合作，進行矽品機台自動化連線，最終不但成功技轉，還獲得人生中的第一個專利。

完成這項計畫後，鄭芳田持續不斷精益求精，接著投入製造執行系統（MES）的研發。

全自動虛擬量測滿足產線品質全檢的需求

目前世界各國所提出與工業4.0相關的技術，都一致強調要提升生產率（Productivity），但卻沒強調要如何提高產品良率（Quality）；換言之，其僅能將產品「接近零缺陷（Zero Defects）」當作願景，但並無法做到真正接近零缺陷之境界，關鍵原因是因為未具備經濟實惠特性的線上即時全檢即虛擬量測的技術。在了解產業界對虛擬量測的技術需求以後，鄭芳田自2005年起開始投入對「全自動虛擬量測」的研發。

這項全自動虛擬量測技術一經研發成功，隨即為半導體製程帶來重大突破。相關技術不僅申請到中華民國專利，更拓展至美國、中國、歐洲、日本與韓國，並成功技轉至包括台積電、聯電、日月光，等國際大廠。應用範疇更從半導體跨足至面板、太陽能、工具機、化工等多元產業。「光是與AVM 相關的國家發明獎，我就獲得四次肯定。」鄭芳田教授語帶榮耀地表示。

編撰工業4.1教科書發行全球

談到人才培育與產業永續發展，鄭芳田直言：「這就是一份使命感啊！」鄭教授在成大研究智慧製造將近三十年，發表的論文超過100篇，於是他與學生、研究助理，共同整理多年的研究心血，於2021年出版一本名為《工業4.1：零缺陷的智慧製造》（Industry 4.1:Intelligent Manufacturing with Zero Defects）的中英文版教科書，於全世界發行。

　《工業 4.1：零缺陷的智慧製造》教科書中的每一項技術都來自實務現場，並經過實際驗證。從第一個與矽品合作之產學合作案開始，到後來陸續與台積電、聯電、群創、友達等半導體與面板大廠合作，還有太陽能業者茂迪，工具機產業如遠東機械、發得科技，以及航太與材料產業的漢翔，另外台塑台麗朗、中華紙漿等企業，每一項技術都是從產線中淬鍊出來的。

此外，他還開發智慧工廠自動化（iFA）雲端服務系統平台，實現工業4.1所追求的零缺陷製造，並應用於半導體、面板、太陽能、工具機、航太、吹瓶機、碳纖、模具、N次貼及造紙等產業，全面落實智慧製造。

所有與各家業者合作研發的實務案例，皆統整於《工業 4.1：零缺陷的智慧製造》一書中。鄭芳田補充：「現在我也鼓勵學生們，接續出版《工業4.2》的教科書，讓創新與知識能不斷地傳承。」

鄭芳田指出，工業4.1技術的發展，必須同步兼顧智慧製造與淨零碳排。透過工業4.1智慧製造收集之大數據，搭配最新研發的智慧節能模組與智慧減碳模組，來達成淨零碳排的目標，這正是所謂的工業4.2。他進一步說明：「我們亦正與成大生物研發中心合作進行綠藻養殖，導入智慧養藻流程，從工業4.1的零缺陷製造走向淨零碳排，循序實現工業4.2。」

利用生成式AI 持續精進智慧製造

在智慧製造領域深耕多年，鄭芳田為臺灣製造業數位化轉型奠定基石，一路遇到困頓挫折從不輕言放棄。他感性地說：「我最感謝的是我太太，正因她讓我無後顧之憂，才有今天的我。」

對於研發創新上永不滿於現狀，在為人處事上卻堅守傳統。他常告誡學生：「做人比做事重要，凡事追求真善美。唯有找出真正的問題，努力追求解方，才能創造出能夠幫助人類生活的技術與成果。」

談及未來展望，鄭芳田透露：「我目前正致力於研究，如何導入生成式AI於智慧製造中。」他期許自己所帶領的學生們，不僅延續工業4.1與4.2的理念，更能善用AI技術再創高峰，走得比他更遠，成就比他更為卓越。

得獎感言

感謝成大智慧製造研究中心的所有同仁與學生們的勤奮研究與工作。如果没有您們的鼎力協助，我絕無機會榮獲此奬項。為求傳承與永續發展，我的研究團隊現正規劃要將基於零缺陷製造之【工業4.1系統】，再進一步利用先進的資通訊和智慧製造技術，發展一個【工業4.2–綠色智慧製造系統】，簡稱I4.2–GiM。I4.2–GiM具備系統化碳排管理與智慧化能源管理等的先進科技，其將可協助我國製造業在滿足數位轉型與智慧製造需求的同時，亦能兼顧節能減碳。

為解決現行微藻養殖技術在固碳效益及幫助我國產業實現淨零碳排目標所面臨的挑戰，本研究團隊更進一步地提出【全方位節能負碳系統】【Comprehensive Energy Saving and Carbon Negative（CESCN）System】，以提升我國製造業之國際競爭力，進而達成2050淨零碳排（Net Zero）的目標。