領袖觀點|機台設備原生智慧化趨勢探討

作者:

曹永誠

刊登日期:2021/04/28

摘要:隨著智慧製造的發展,機台設備智慧化已經是大趨勢。但單純外掛機上盒的智慧化方式,終究有所侷限。未來在機台設計之初,就能把智慧化納入設計規範中,形成原生智慧化的智慧機械,由下而上與由上而下的智慧製造,上下合力,可以創造出更大的價值。而關鍵技術就在於IT+OT深度融合,透過全方位數據與創新應用,以工業機理與數學模型,搭配管理機制,讓製造業企業得以隨時適切因應內外部的快速變動,永遠保持在當下最優化,以此達到企業數位優化,進而加速企業數位化轉型。
Abstract:With the development of Intelligent Manufacturing, Smart Machinery becomes a major trend. However, the method of simply attaching the Smart Machine Box to the machine has its limitations. In the future, at the beginning of machine design, intelligence must be incorporated into the design specifications to produce native intelligent machinery. Smart Machinery and Intelligent Manufacturing will cooperate to create greater value. The key technology lies in the deep integration of IT and OT. With the development of comprehensive data integration and innovative applications, the improvement of  industrial mechanisms, mathematical models and management mechanisms, the manufacturing industry can rapidly respond to internal and external changes. Thus, companies can always stay optimized at the moment.

關鍵詞:智慧製造、智慧機械、數位轉型
Keywords:Intelligent manufacturing, Smart machinery, Digital transformation

前言
這幾年來,智慧製造大趨勢已勢不可擋,這是由於終端消費者長期不可逆的消費習慣改變,例如: 消費者喜新厭舊導致新產品生命週期越來越短、或對彰顯自我價值需求變高,導致產品越來越少量多樣,以及消費者不耐等待,導致工廠被要求縮短交期。這些持續改變的剛性需求,使得工廠『過去可以的,現在不見得可以; 現在可以的,未來也不見得可以』,如圖1所示。製造業工廠如果不求改變,將會如同溫水煮青蛙,慢慢失去競爭力。因此工廠逼不得已必須引入更多新技術來縮短交期、成本與最少訂購量 (MOQ, Minimum Order Quantity),以因應大趨勢改變。這也就是為何這幾年來,機器人、自動化、物聯網、大數據,乃至於AI人工智慧,如雨後春筍般盛行的原因。

圖1 製造業無法迴避的大趨勢

智慧製造與智慧機械雙引擎合力 
製造業現場智慧化涉及的層面很廣,主要分二個層面: 首先是由上而下管理好工單。大部分工廠是透過導入MES (製造執行系統, Manufacturing Execution System),針對生產途程(Routing)從人機料法環五大環節全面性進行管理。讓工單的工序都能適切安排與管控,避免交期逾約造成違約罰款。但這樣仍然有些侷限,畢竟把每一道工序當成黑盒子來看,只蒐集機況與產量數據,管控上難免不夠周全。因為這等同於預設每一道工序都可以如期如質完成,但實務上並非理所當然如此順暢。當工序上的設備發生不預期停機時,不但該工單會受到影響,有時還會牽一髮而動全身,引發連鎖反應造成巨大浪費。此時,透過機聯網與物聯網的數據加值,讓傳統機械設備可以進化成智慧機械。也就是透過數據來智慧化,提升設備的生產能力、降低不預期停機的風險等,確保每一道製程工序都可以如期如質完工。也就是說,透過由下而上的智慧機械,與由上而下的智慧製造,雙引擎上下合力,進一步提升工廠的競爭力,如圖2所示。

圖2 『智慧製造』與『智慧機械』雙引擎上下合力

什麼是智慧機械呢? 簡單的說,就是讓製造業工廠內的機台設備,不要再『那麼笨了』。傳統設備商總認為客戶最大,所以將運作的全部控制權都交給客戶。說真的,客戶最大沒錯,問題在於工廠客戶不是一個人,而是一群人。例如決定如何運作的是客戶現場主管、決定運轉參數的是客戶研發單位,但絕大多數時間中實際操作機器者,卻是客戶現場作業人員,但作業人員的素質卻常參差不齊,很難掌控。因此若缺乏有效的分級、內置管理機制設計的話,乍看之下,似乎是給製造業現場最大控制權與彈性,卻反而容易狀況百出。此時就算是採用軟性規章制度SOP、或導入軟體例如SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)甚至於MES來外掛管控,難免還是會百密一疏,難以面面俱到、全面圍堵。這是因為不管外掛如何強大,總比不上『原生』來得周全。加上現場人員常會『生命總會自尋出路』,也難怪工廠內常狗皮倒灶,各種狀況層出不窮。

 

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