智慧製造軟硬體技術整合及其應用

作者:

莊佳瑾、林豈臣、蔡淳宇、黃少谷

刊登日期:2022/10/31

摘要:隨著歐盟提出的「碳邊境調整機制」(CBAM),使得臺灣高碳排量的製造產業若不朝著減碳發展,將面臨國際大廠訂單流失等不利影響。因此,製造業者已意識到,提升軟硬體整合技術用以優化製程、管理技術,減少生產過程中導致的不必要浪費,降低碳排放量,視為未來發展趨勢。其中,以目前正蓬勃發展的智慧製造(工業4.0)技術為例,透過對製程技術的優化,有效提升生產效率及產品良率;透過對系統技術的優化,進行製程監測及調控,以提升交期控管,將有效降低生產過程中不必要的浪費。本文將針對近年來智慧製造技術的發展及實際案例進行討論與分析,提供讀者在智慧製造技術領域的參考。
Abstract:With the Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM) proposed by the European Union, Taiwan's high carbon emission manufacturing industry will face adverse effects such as loss of orders from international manufacturers if it does not develop towards carbon reduction. Therefore, manufacturers are aware of the need to improve software and hardware integration technology to optimize the production processes and management technology, reduce unnecessary waste in the production process, and reduce carbon emissions is regarded as a future development trend. Taking the currently booming Smart Manufacturing (Industry 4.0) technology as an example, through the optimization of process technology, production efficiency and product yield can be effectively improved; through the optimization of system technology, process monitoring and control are carried out to improve delivery control, which will effectively reduce unnecessary waste in the production process. This article will discuss and analyze the development of smart manufacturing technology and actual cases in recent years and provide readers with a reference in the field of smart manufacturing technology.

關鍵詞:智慧製造技術、製程改善、系統改善
Keywords:Smart manufacturing technology, Process improvement, System improvement

前言
根據經濟部統計處的資料,111年受惠於全球市場穩定需求,新興科技應用及數位轉型持續拓展,以及供應鏈失衡狀況逐漸緩解,加上俄烏戰爭推升國際原物料價格攀揚,第1季製造業創下歷年同季產值新高紀錄,年增16.01%,且機械設備業受惠於半導體、5G相關產業、自動化設備等訂單持續增溫,產值增加,數據顯示出,臺灣製造業經濟發展呈現正成長的走勢,且在政府積極推動5+2產業創新計畫下,智慧機械將驅動臺灣下世代的產業核心[1-2],為臺灣經濟成長注入新動能,並藉由布局關鍵前瞻技術及引進高階人才,於臺中精密園區內設立智慧製造技術驗證場域,如圖1所示。計畫藉由智慧製造技術驗證場域,提供中小企業主透過實地訪查的方式了解自動化產線的優勢,以利企業轉型,創造就業機會。並透過場域得以於中部地區形成智慧製造產業聚落,強化臺灣智慧製造系統整合能力,提升國際競爭力及永續發展的能力。

圖1 智慧製造驗證場域[3]

智慧製造驗證場域,以製造產業轉型需求為出發點,以解決產業界人力不足、人才斷層及缺乏自動化系統整合的技術等問題,進行一系列的智慧製造前瞻技術研究(包含國產控制器應用、機械雲、5G應用、機器人協作等),提升生產產品品質、提升機台稼動率及產品附加價值等[3]。 
智慧製造技術驗證場域  
智慧製造驗證場域為因應製造產業轉型需求,在製程優化及管理技術優化上,建置許多智慧製造軟硬體技術,從接到訂單,進行產品打樣到最後藉由自動化整線進行產品輸出,完成一系列的技術可行性驗證,其技術系統架構圖如圖2所示,從接到訂單起,將資料輸入雲端管理平台內,例如:使用ERP系統,產出製令、追蹤供應鏈庫存;使用APS進行生產排程的最佳化;利用MES下達產線命令,提供資訊的可視化監控,將供應鏈內的資訊進行串流,並透過5G及AI技術進行自動化產線服務,其中包含:物料管理、製程產線、品質檢測,透過成功驗證的範例,提供給業者進行成本效益評估及營運經驗諮詢,加強廠商對於轉型的信心,提升臺灣製造業於國際間的競爭力。
智慧製造產業的升級成本,通常為傳統產業的兩倍以上,對於中小企業主通常難以一氣呵成的進行轉型,因此場域可針對業者需求進行輔導。針對製程技術,精密零組件之加工製程進行感測分析及最佳化之改善,提升產品生產效率、工件精度及良率;或是針對系統技術進行數位化生產管理系統及雲端運算平台進行改善,進行數據化預估交期,並於製程中進行監測與調控,提升交期控管。

圖2智慧製造技術驗證場域軟硬體技術系統架構圖[3]

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