文．圖／沈聖智 國立成功大學系統及船舶機電工程學系教授
張祥傑 國立雲林科技大學機械工程系副教授
陳玟妤 行政院農業委員會漁業署技正
胡其湘 行政院農業委員會漁業署專門委員
「現在的漁船越來越舊，年輕人都不願意回來幫忙。如果可以把漁船變成像科技大廠一樣，我們就不愁年輕人會往外跑，也有勇氣把自己的小孩或者是年輕人留下來！」滿鱻漁業股份有限公司董事林育新5年前在行政院農業委員會（簡稱農委會）漁業署召開的「智慧農業」計畫盤點座談會直指核心，談到他對臺灣遠洋漁業發展的憂心與盼望，如今依舊字句篆刻在國立成功大學系統及船舶機電工程學系教授沈聖智心裡，「雖然時間有點久了，但我還清楚記得那天他所說的話，我們的漁民是多麼期待新科技能夠放到漁船上面，協助他們解決現有的問題。」
5年前那場產官學研交流對談，台灣區遠洋魷漁船魚類輸出業同業公會總幹事李唐輝、錦輝海洋企業股份有限公司、豐國水產股份有限公司、滿鱻漁業、合璜漁業股份有限公司和高順漁業股份有限公司等企業都特別提到，希望政府能夠協助遠洋漁業開發省能省工相關技術。「跟企業討論遠洋漁業發展最迫切需要突破的點在哪邊，我們就朝著那個方向規畫這系列的研究。」沈聖智深深感受到業界的焦慮，希望能夠藉著自己在船舶機電工程領域的專長，改善遠洋漁船海上作業的諸多問題，並邀請國立雲林科技大學機械工程副教授兼「智慧製造研究中心」計畫主持人張祥傑、國立高雄科技大學造船及海洋工程系助理教授李子宜共組研究團隊。
智漁聯盟科技化捕魚 打造遠洋漁業新風貌
臺灣秋刀魚近3年漁獲量平均10.7萬公噸，產值約30.6億新臺幣，占臺灣遠洋漁業產值9.63%。每年7～11月都會有90艘左右的漁船到北太平洋公海捕撈秋刀魚，但北太平洋漁業委員會（North Pacific Fisheries Commission,NPFC）自2019年執行資源養護與管理措施，明訂公約水域總捕撈量並設定各國漁獲量限額，等於限制漁業營收上限，如何在有限營收下增加獲利，傳統遠洋漁業必須更加省工省能。研究團隊率先鎖定開發「智能化LED集魚燈具」與「秋刀魚魚體自動化選別、排整與搬運系統」，籌組智漁聯盟技術服務團，打造遠洋漁業科技化捕魚的新風貌。
由於秋刀魚具有趨光性，漁民會利用集魚燈把魚群吸引到船舷附近再下網捕撈。過去使用的高壓放電（high-intensity discharge,HID）燈或白熾燈，因光衰導致燈具與周邊零件損耗極快，每年返航靠岸檢修，至少要換掉二分之一的燈具，加上每次航行平均消耗600公秉燃油，高達27%用在集魚燈具上，每年因此消耗的成本相當於每艘422萬元，間接擠壓船東獲利空間。近幾年臺灣跟日韓雖相繼以高功率LED燈取代傳統燈具延長使用壽命，LED燈產生的高溫卻無法有效散熱，節能效果被打折扣。沈聖智帶領研究開發完成的「智能化LED集魚燈具」，利用均溫板與風扇解決了這個棘手問題，散熱效果比日韓增加40%、重量減輕超過70%、成本更降低20%以上。
「除了減少燈具油耗量，我們還在燈具控制晶片裡面裝設溫度感測器和時間記錄器，記錄每盞燈具的使用時間與溫度，監控每盞LED燈的光衰比例，船公司就可依此判斷燈具是否需要汰換，或是可以再撐一年。」沈聖智舉例，當船長捕完魚準備從阿根廷返航時，從智能系統可以清楚看到那些燈具效能已經低於70%，便可提前通知公司備料，等船進港就能夠馬上更換，不用再檢查每盞燈的情況，提升船舶靠岸補給速度與年度檢修效率。
傳承老船長經驗 智能魚燈減碳更勝大安森林公園
經驗傳承是研究團隊賦予「智能化LED集魚燈具」最重要的任務，沈聖智解釋，「我們透過智能系統把船長的經驗變成數位化資訊，經由船速變化和用電紀錄，得知資深船長在漁撈作業過程是在什麼時間點開關燈的，再對照航線圖與不同時段的漁獲量，把資深船長的捕魚模式抓出來，並記錄魚群最常出沒位置，彙整分析漁撈作業時序作為培訓年輕船長的教科書，讓他們知道如何控制航速和調整集魚燈亮度吸引魚群。」相較於其他國家，臺灣透過「智能化LED集魚燈」開發的獨家技術，除了獲得3項發明專利，也技轉給中信造船、台達電子工業股份有限公司和利得全股份有限公司等公司，發展成為MIT集魚燈具產業聚落，目前臺灣秋刀魚遠洋漁船已有90%改裝「智能化LED集魚燈」，作業期間油耗節省14～25%，每艘每年節省240～320萬元。
同步經營魷魚與秋刀魚漁業的中信造船，看到「智能化LED集魚燈」在秋刀魚捕撈發揮功效，進一步與研究團隊合作研發「魷釣與秋刀魚雙用智能LED燈具」，徹底改善秋刀魚與魷魚產季交替期間，燈具維修與替換整備耗時耗工且所費不貲的困擾。經過2年研發和實船測試，在燈具晶片內建白光與綠光，並搭配轉換板將白光轉換為紅光，成功在同一燈具納入綠光（魷釣）、白光（魷釣與秋刀魚）、紅光（秋刀魚）3色，減少漁季交替時節整備漁船的時間與人力成本。
但秋刀魚跟魷魚的趨光性與棲息水深等生物特性迥異，讓許多經營魷釣漁業的船東對雙用燈具效率存有疑慮，擔心省了油料卻損失漁獲量。為滿足漁民需求，沈聖智邀請國立海洋生物博物館特聘講座教授嚴宏洋合作開發魷釣專用燈具，就魷魚和烏賊等頭足類生物的視覺神經特性，模擬傳統魷釣HID燈具光形，成功研發出白綠雙色LED燈，不但簡化製造工序，重量減輕，整體成本降低30%，更兼具節能省電與保持恆溫優點。耗油經過實船測試每日減少0.64公秉，節省1.2萬元，每日減排1,728公噸的二氧化碳，相當於4.4座大安森林公園的年吸碳量。（經濟部能源局，2019）
魷釣LED集魚燈具仍屬未開發的藍海市場，台達集團看好全球商機，持續開發創新節能產品，攜手研究團隊向農委會申請「農業業界科專計畫」，合作研發「1,200瓦智能魷釣LED集魚燈」。沈聖智指出，「我們做出來的1,200瓦照度己超越4,000瓦的HID燈，更節省能源、效率更高。相信再過1、2年整個效能爆發，就會像秋刀魚產業一樣，在極短時間內全面取代傳統燈具，快步邁向魚撈作業科技化。」
海上作業一條龍 遠洋漁業媲美科技產業
雖然透過智能化LED集魚燈能有效率地誘惑魚群自投羅網，但還是無法讓遠洋漁業擺脫勞力密集的形象。張祥傑以秋刀魚為例，漁船利用集魚燈把秋刀魚吸引到船舷後，隨即下網捕撈並用吸魚機從海裡把秋刀魚吸到甲板，漁工七手八腳做分級，再排整裝箱送到冷凍庫。作業空間25～30坪扣除放置機具的空間僅剩6坪，通常要擠進20～30位漁工。秋刀魚目前幾乎都靠人工分級跟裝箱，日本雖有自動化機器，然而漁場位於日本東北外海的北太平洋，在日本屬於近海漁業，皆是把魚貨載回漁港在岸上作業，但對臺灣卻是遠洋漁業，必須在海上完成分級裝箱並急速冷凍，而且日本開發的分級排整機多為陸地使用機型，不適合海上作業。
張祥傑跟李子宜決定為臺灣秋刀魚業量身打造海上作業專用的「秋刀魚自動化選別、排整與裝箱輔助系統」。自動化選別系統採取漸開式篩選，滾輪間隙由前到後逐漸加寬，體型較小的秋刀魚從前端滾落分類槽，越大的越後滾落。魚體經過大小選別分類，再依序導進排整與裝箱輔助系統，透過攝影機辨識秋刀魚的頭尾，採同層頭尾對齊同向排列，上下層頭尾互調排列，經由滑道將同方向的秋刀魚輸送裝箱區，由漁工進行裝箱作業。分級選別機具經過海上測試，不但更有效率而且精確，每小時處理5噸秋刀魚，體長誤差從2.8公分縮減到1.8公分，體寬誤差則從0.4公分減到0.3公分；排整系統僅完成實驗室測試，每秒判別1尾，每小時處理0.5噸秋刀魚，準確率高達99%以上。
秋刀魚業整艘船通常配置50個漁工，幾乎有30～35漁工都在處理分級跟排整裝箱的事情，「秋刀魚自動化選別、排整與裝箱輔助系統」在開發初期便有配合的漁船協助設計，協助研究團隊充分利用船上有限空間，提高漁獲處理產能與速度。自動分級選別已在海上運作2年，經過漁季實作測試，已有漁船因此縮減5個漁工。張祥傑希望排整系統也能很快運用在海上作業，若完整系統全部上線，至少能節省15個漁工，節省人力成本的同時，也能夠提升漁工在船上的生活品質。
「全自動化是我們跟漁民的共同願景，不過不可能完全做到無人化操作，因為船上的輪機設備和魚撈設備維護，還是有基本人力需求；就像台積電總是要有設備工程師和廠務工程師，才能維持24小時運作。我們評估自動化設備投資大概2個漁季就能回本，對船東的效益非常高。」細聽張祥傑闡述研究團隊逐步把新科技和新概念拓展到整個產業的願景之後，漁業署專門委員胡其湘語氣堅定地說：「我們就是要讓捕魚很科技化，讓年輕人覺得從事漁業也很高科技，不要讓年輕世代都跑到新竹做半導體！」
最重要的是，研究團隊透過智慧農業快速傳承經驗，更落實聯合國永續發展目標（Sustainable Development Goals,SDGs）「促進具包容性的永續工業化與推動創新」與「確保永續的消費和生產模式」，透過科技捕魚達到節省能源，減少排放二氧化碳，保護並永續利用海洋和海洋資源。
更多文章請見《豐年雜誌》2022年4月號
