智造磐石：擁抱AIoT，打造台灣未來混凝土自動化預拌廠

黃兆龍 土木技師/國立臺灣科技大學名譽教授/美國伊利諾大學管理碩士及材料博士

感機聯網溯根源，數控拌和定乾坤。
質檢先知憑算力，雲端孿現五環門。
三材履歷追無隱，一砼精誠眾所尊。
莫道營砼皆舊法，智能再造石中魂。

一、為何追求預拌廠自動化？

混凝土品質的穩定性攸關結構安全與耐久，然而傳統生產高度依賴人工，從原料、拌和到檢測，充滿變數（5M：人、機、料、法、財），導致品質難以「始終如一」。人為疏失、設備差異、材料波動、工法落實、環境變化等因素，都可能造成強度不足、工作性差等問題。921地震的教訓凸顯出品質管控的急迫性。為從根本解決問題，自動化、智能化乃至無人化生產成為必然趨勢。

AIoT（人工智慧物聯網）技術為預拌廠轉型帶來契機。透過感測器收集數據，AI分析決策，自動化設備精準執行，可大幅提升生產可靠性。本文探討如何運用AIoT，從材料、拌和到檢測，推動預拌廠自動化，結合5M與PDCA，展望無人化工廠，打造品質卓越的「智造磐石」。

二、打穩根基：智慧化材料管理

材料是品質源頭。智慧化管理旨在利用AIoT建立「數據為王、即時監控、自動處理」系統。

1.建立材料履歷資料庫：智慧化的基礎

配比設計庫：建立材料、配比與性能（強度、耐久性、工作性）的關聯模型，供AI優化。

原材料履歷庫：記錄水泥、摻料（礦物、化學）、水源、砂石等進廠材料詳情，實現追溯與分析。

2.AIoT即時監控與判識：「火眼金睛」連續監控

感測器應用：部署含水率（紅外線/微波）、級配粒形（AI影像辨識）、成分（NIR/XRF）、溫度等感測器。

AI智慧判讀：即時分析，異常警報（如含水率突變）、品質評級（綜合評估適用性）、關聯分析。

3.自動化進出料與倉儲：自動化執行

自動進料檢核：結合車牌辨識與感測，自動比對訂單，合格導入，不合格拒收。

智慧分區儲存：根據品質評級，分開儲存。

自動化輸送與精準計量：系統根據指令，自動從指定料倉提取並精確計量所需材料。

智慧化材料管理能在第一關掌握材料狀態，奠定精準生產基礎。

三、智造核心：精準高效的自動化拌和

拌和是生產核心，AIoT將其從「藝術」變為數據驅動的「科學」。

1.動態調配：AI驅動配比即時優化。克服材料波動。

AI依材料即時數據（含水率、級配）與性能目標，自動微調每盤料計量值（用水量、砂率），確保水膠比穩定與工作性。

2.均質關鍵：先進拌和技術與程序優化。

高效拌和設備：採雙核心拌和機，精控參數。

程序優化：AI選擇最優投料順序與拌和時間。

3.過程透視：拌和狀態智能監測：讓「黑盒子」透明化。

感測器監控：監測電機參數（電流、功率）、溫度（控制水化）、稠度/流動性（若可行）。

AI分析與決策：判斷均勻度（提前結束或延長拌和）、預測工作性、診斷異常（如卡料、水化過快）並報警。

透過AI動態調配、程序優化與智能監控，拌和環節可實現前所未有的精準度與效率。

四、品質守護：自動化檢測與智能認證

1.最後把關同樣重要，AIoT建立更客觀、高效、全面的品質防線。

即時把關：線上自動取樣與檢測： 提升效率。

自動化取樣：自動裝置確保取樣一致性。

自動新拌性質檢測：快速測定坍度/坍流度（影像辨識）、溫度、含氣量、單位重等。

2.先知預見：AI的性能預測模型，預測硬化後性能。

AI整合材料、拌和、新拌性質等製程數據，建立模型預測強度、耐久性等。可在出廠前預警潛在問題，反饋優化配比，提供品質信心。

3.數位證明：自動化出廠認證與履歷追溯。

自動品質報告：自動匯總所有相關數據，生成標準化、不易篡改的電子報告。

坍度-時間關係收集：自動記錄坍度隨時間變化，供工地參考。

生產履歷追溯：每車混凝土賦予獨一無二數位標識（QR Code），查詢全流程生產履歷，實現供應鏈透明化。

五、系統整合：AIoT、5M與PDCA融合

單點技術的效益有賴於高度整合的系統架構，AIoT扮演串聯全局的神經中樞，與5M管理及PDCA循環融合，構築智慧預拌廠核心競爭力。

1.萬物互聯：AIoT串聯感知、決策與執行

透過全面感知（感測器）、高速傳輸（網路）、智慧決策（AI分析）、精準執行（自動化設備），串聯成有機整體，實現數據、資訊、控制流的閉環反饋。

2.優化管理：數位孿生(Digital Twin)與5M管控

創建與實體工廠對應的虛擬模型，接收即時數據，模擬運行，分析、預測、優化結合數位孿生，提升5M管理。

人：減少人為錯誤，培訓模擬，遠端輔助決策。

機：預測性維護，減少停機，優化調度。

料：模擬性能，優化配方，精準庫存。

財：精準成本核算，模擬策略效益，輔助經營決策。

法：固化SOP，挖掘瓶頸，優化作業方法。

3.持續改進：數據驅動PDCA循環

AIoT使PDCA從階段活動變為數據自動驅動改進。

Plan：AI基於數據分析與模擬，以優化計畫。

Do：自動化執行，收集數據。

Check：AI即時比對實際數據與目標的偏差。

Act： AI自動調整參數，或提供報告，實現品質與效率的持續上升。

4.借鏡國際：美國2030願景啟示

美國願景早已指出製程改良、自動化應用的重要性，研究方向如自動化施工、先進製造、高性能應用、壽命預測等，均與AIoT整合應用相關，見表1所示（只列與AIot相關部份）。

表1　放眼美國2030混凝土八大願景

六、前瞻台灣：挑戰、機遇與未來展望

AIoT驅動的自動化是台灣混凝土產業應對挑戰、把握機遇、邁向永續的關鍵路徑。

效益：品質穩定提升、生產效率提高、營運成本降低、工安環保改善、數據價值挖掘。

挑戰：初期投資高、技術整合難、標準化待完善、複合型人才缺乏、產業慣性與法規調適。

機遇：提升競爭力、應對勞動力短缺、接軌永續趨勢、政策支持與技術發展。

呼籲行動：實現轉型需產、官、學、研共同努力。

產業：勇於投入，大型企業示範引領。

政府：政策誘因，修訂法規標準。

學研：加強研發，培育複合型人才。

公協會：搭建平台，促進交流、標準、推廣、培訓。

七、結語

混凝土預拌廠的自動化與智能化，乃至無人化工藝，已是AIoT驅動下加速到來的產業變革。核心是從依賴經驗走向依賴數據，從人為控制走向智能決策。不僅關乎效率與成本，更是為從根本上解決品質一致性難題，提供更安全、耐久、可靠的基礎材料。混凝土產業應積極擁抱變革，克服挑戰，把握機遇，期許未來，「智造磐石」能在台灣落地生根，引領產業邁向高品質、高效率、永續發展的新紀元。

參考文獻(部分)

1.黃兆龍，混凝土性質與行為，詹氏書局。

2.黃兆龍、湛淵源，「臺灣混凝土之創新挑戰與機遇-產業回顧挑戰願景(上)」，技師報，第1451期。

3.亞東預拌導入AIoT相關報導 (如：遠東人月刊、iThome等)。

4.美國混凝土產業2030願景相關資料。