效率、速度、靈活性 決定製造業未來

作者:石渼華 整理

借鏡工業4.0 台灣製造業下一步?

台灣觀光熱潮帶動下服務業成為明星產業,但德國的實踐卻證明,製造業依舊是一國經濟增長不可或缺的動力,台灣製造業如何再進化,是本期探討工業4.0背後的原因。台灣製造業面臨少子化、人力成本上升、產品生命週期短、客製化訂單、少量多樣都是驅動追求工時縮短、產能提高、提升品質、壓低成本、提高快速回應能力的原因;從客戶需求出發、結合物聯網、自動化設備、資訊化的第四次工業革命,除帶動電子電機、機械、資訊通訊相關產業發展,更是為台灣製造業轉型找到出口。連接器大廠信邦電子逐步朝向高端自動化智能設備電子零組件廠方向邁進,看準搶攻物聯網、機器人商機,去年接獲美國亞馬遜自動倉儲搬運機器人線束及中國最大的物流廠訂單。二○一五年除搬運機器人之連接線組已開始出貨外,已經切入發電廠用的電源監控、穿戴式手錶模組、智慧醫療、製造機器人等眾多新產品線,搶佔龐大的物聯網商機。

台灣傳統製造業儼然搭上智能製造這班列車朝向未來工廠行駛,工業4.0將會使現有工廠發生怎樣的變化?根據國發會最新統計資料,台灣在二○一五年勞動人口達到高峰後將逐年遞減,使產業面臨嚴重缺工,二○二○年人力缺口更超過百萬人,且有高齡化現象,進而影響產值。台灣生產力4.0是為能推動設備智動化、系統虛實化及工廠智慧化的智能製造應用,以創造下一波產值提升動能。身為紡織業智慧生產的先驅宏遠興業,為能跳脫低成本競爭模式朝向以創新研發為導向的高科技紡織廠商發展,自創「幸福台灣EverSmile」無毒環保低碳機能服飾品牌。宏遠透過精簡產線運作,持續研發高機能性布料,實現環保的理念,成為紡織界智能綠色企業的模範生;在製造流程結合自動化和智能化,於每一段生產系統中導入智慧感測裝置並連結設備與ERP系統,有效促進生產最佳化與營運效能,打造未來工廠。


▲鼎新電腦重製(資料來源:經濟部)

回歸製造業本質 尋求再進化路徑

工業4.0強調的是價值而非製造,意即回歸製造業本質。全球消費行為改變驅使產品生命週期縮短,製造業者如何滿足客戶少樣大量、少樣少量需求,成為贏得訂單的條件之一,企業必須提高製造生產效率與應變客戶需求能力,才能創造產品附加價值進而維持競爭力。

製造服務化、服務創新是台灣製造業升級轉型的重要途徑,是無法單純靠產品品質來維持競爭優勢,尤其台灣越來越多製造業為了邁向國際市場,在有限資源底下持續不斷創新。例如益張實業,不僅在產品創新,更求管理、流程、組織創新,創造產品附加價值,才能獲得中堅企業(隱形冠軍)美譽。於此,提煉台灣製造業以需求導向的創新能力、生產製造的Know-how、強化系統性與跨領域整合,以及建構智能製造能力基礎,是高競爭、高變動環境下脫穎而出的關鍵。

「世界工廠大移轉」也提到,精實生產乃未來製造者的基本功,意即智慧化管理是精實生產的進一步發展,唯有先求精實才能打造品質,打造高質量、向客戶貼近的精實化工廠,以面對隨時變動的訂單、越來越短的前置時間及不斷衍生的服務需求。在未來製造生產中,智能產品和網絡化相關聯繫,不間斷紀錄已進行的加工步驟和質量指標,借助人力技能、部件和生產方法自發將生產指引向最佳路徑;在生產完之後,智能產品會一直通過線上連接與製造企業的後端服務流程及社交化媒體保持聯繫。於此,台灣製造業再進化的第一步是要勇敢跨入精實管理進行流程最佳化並運用管理系統進行生產現場的智慧分析與決策參考,提升智能系統的決策品質,從資訊化、自動化進而邁向智能化,唯有管理智慧化,才能成功迎向工業4.0時代。

打造智能工廠 企業應具備條件

若說智能製造是製造業必須走的一條路,到底要打造未來工廠或邁向智能製造企業應該具備甚麼樣的條件?

工業4.0對企業的意義在於能夠將生產資源如設備、人員、作業和設施形成一個網絡,通過物聯網和系統服務應用,貫穿整個智能產品和系統的價值鏈網絡的橫向縱向的連結和端對端的資訊化集成;藉由系統與網絡的監測、交流溝通,能夠靈活與及時地調整生產工藝,進而提高生產效率,最終實現智能工廠。以過去集成化思想在製造業中的發展歷程以及給製造業帶來的成效來看,製造業已經越來越離不開以先進技術為支持的全方位整合,亦即全方位整合的集成化思惟是製造化新思維之一,今後的發展必將是「借勢借力、整合資源」為基礎思路。

德國西門子工業解決方案集團高級技術與標準部門副總裁Dieter Wegener在接受商業周刊訪問中指出:「在製造業領域,我們的客戶主要面對的課題有三個:生產效率、速度、靈活性。生產效率不單單是指員工的生產效率,速度也不是指在短時間內製造出單元。企業需要具備的,是『投放市場的時間』(Time-to-market),應對客戶多樣化需求的靈活性。這代表的是『隨選生產』(Production on Demand),也就是即時制定生產計畫。當工業4.0解決這些重大課題的時候,製造的形態或許將發生翻天覆地的改變。」

由此可知,當產品生命週期越來越短,製造業所面臨的考驗是如何提升生產效率、速度、靈活性,以因應未來少樣單件所帶來的挑戰,如生產效能、庫存管理、物料採購,進而縮短產品上市時間,提高產品種類擴大需求,滿足個性化生產需求等。一般而言,智能工廠的基本概念,至少應該包含「製程管控可視化」、「系統監管全方位」及「製造綠色化」等三層面。

「製程管控可視化」,是將工廠的產品製程,包括原物料管控及流程,均可直接即時的展示,利於全盤掌握製程的現況,例如電子看板eKB,即是實現即時掌握系統機具的現況,讓控制者可以減少因系統故障所造成的生產偏差。此外,由於製程中所蒐集的相關數據,均可保留在資料庫中,透過妥善的資料採礦管理,決策者可以進行完整的資訊分析,以進行後續的生產規劃,或是根據生產線的現況,規劃生產機具的維修保養。

「系統監管全方位」,則是讓製造設備具有完整的感知能力,以感測器做連結,讓控制系統可以進行識別、分析、推理、決策、以及控制功能。企業建立一個擁有完整設備資訊及回饋機制的資料庫,透過系統平台累積的各種資訊,讓決策者更能掌握產品完成時程。例如透由APS、MRP、SPC、人機介面、RFID應用和建立內控預警機制,從訂單開始到產品製造完成、入庫的生產製程資訊,都可在資料庫中一目了然;當遇到製程異常時,決策者可更為迅速反應,以促進有效的工廠運轉與生產,提供即時客戶服務。

「製造綠色化」,除了在製造上要多利用環保材料、留意污染等問題,整個供應鏈的廠商間,從資源、材料、設計、製造、廢棄物回收到再利用處理,都必須形成綠色產品生命週期管理的循環,甚至可藉此協助上下游廠商與客戶之間,共同創造符合環保的綠色產品。例如電子工單系統涵蓋工單模板管理、派發方式管理、流程管理等,取代傳統用人工等發送工單方式。

借助數位化企業平台 實現智能製造

隨著製造業中虛擬與實體的交互運作不斷地深化,生產方式將因工業IT和資訊技術的應用而發生根本性的改變;意即第四次工業革命,資訊系統不再只是為了控制機器設備或執行某一工作程序而編寫,也不再只是嵌入產品和生產系統中,而是借助互聯網或其他網絡服務,通過系統、電子和環境的整合,生產出全新的產品和服務,越來越多產品功能無須操作人員介入,資訊系統將決定未來產品幾乎所有功能,產品戰略和企業戰略將會依賴系統的開發。

通過「數位化企業平台」將虛擬和現實世界進行融合,實現從車間到公司管理層的雙向資訊流和資訊協同優化,是實現通往工業4.0的必經之路。在數位化企業平台中,不同的生產階段間無縫接軌,資訊可以自由流通,全面集成是工業4.0必要條件。企業透過優化生產鏈上的第一環節(產品設計、生產規劃和生產工程),可以在整個生產流程中達到事半功倍的效果。資訊系統可以用於創造價值鏈的所有環節,在產品設計中,可以應用產品生命週期系統(PLM),進行虛擬的產品設備測試,以達到在不需要實物情況下,優化產品設計。製造執行系統(MES)可保證生產的高性能,透過數據融合,所有生產流程的管理透明化,工程設計的各階段實現即時交互。

資訊系統已經成為工業領域創新的首要推動力,儘管系統對工業領域的影響已經有一段長時間,但未來發展將會非常迅速,尤其在產品研發、生產和售後服務等涉及企業核心利益領域的環節。當然,在資訊系統如此高速發展的情況下,若等到時機成熟再投資將為時已晚,在這個技術領域駕馭企業未來的當下,若無法提早佈建資訊化企業,就會失去競爭力。

綠色保護是工業4.0的最高境界

知名央視記者柴靜,在辭去記者工作後推出多年監製拍攝的霧霾調查紀錄片《穹頂之下》受到極大的關注,這反映在工業進化過程中,各國對於節能減碳、綠色低碳等議題越來越受重視,而德國對於環境與能源問題的重視也體現在工業4.0計畫當中。德國重視技術革新,從設計前端就保證產品的質量和符合顧客的需求,在生過程中提高能源效率,減少能源耗量和碳排放。於此,透過互聯網等通信網絡,不只提升生產效率,也根據實際運作狀況進行能源供給調整,降低能源浪費的問題。

 


▲知名央視記者柴靜:用數據說話203個數值製成51張圖表說到每個人的心底。(照片來源:網路)

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