產業脈動｜智慧製造的新趨勢 兼顧生產效率與永續經營的「綠色+ 智造」
企業終極目的：合法的持續經營並獲利
企業的終極目的就是要合法的持續經營並獲利，因此製造業老闆們所在乎的，不外乎法規、現金流、營收、毛利與淨利等指標。然而世間事常常事與願違。有時會因為外部大環境的變動，例如法規、景氣、原物料波動等因素，企業無法有效因應；有時會因為企業內部問題，例如缺工、人員素質低落導致無法落實執行，或是品質無法確保；有時會因為各項指標之間的互相關聯與排擠，例如交期與庫存水位的矛盾，需要動態謀求最佳的妥協點。因此企業常常會出現很多的痛點。這些痛點往往無法只靠管理就可以改善。有些是因為員工的能力就是真的做不到，尤其是對於未來變動的預測，以及求取最佳妥協點，以達到最大化毛利/淨利的決策等；而有些則是能力上可以做到，但因為「人就是人」，總有疏忽的時候，沒有辦法百分之百確保；而有些則是組織上合力與制衡的矛盾，以及單位間溝通等組織問題。這些都會造成企業目標與現狀的落差形成痛點。為了能有效解決、降低或紓解這些痛點，企業需要導入很多的改善方案，盡可能的達到企業的終極目的，也就是合法的持續經營並獲利。
智慧製造只是因應終端消費者長期大趨勢的最佳手段
然而製造業工廠所面臨的最大挑戰，也是無法迴避的問題，終歸來自於終端消費者習性的改變。以這幾十年來的大趨勢，消費者越來越趨向於少量多樣，以凸顯自我價值；對產品日趨喜新厭舊，造成產品的生命週期越來越短。這些長期的大趨勢，迫使直接面對消費者的品牌企業，得持續改變以滿足消費者的需求。但這些品牌企業的原物料或零組件的供應，也是來自中上游的製造業供應商。也因此，來自終端消費者的長期大趨勢，就會順著這條供應鏈，就像漣漪一樣，逐漸的擴大與影響，終究對整個製造業形成一個不可迴避，必須得因應的趨勢要求。
問題是傳統的製造業工廠，是以大量生產流水線的概念所設計的。對於少量多樣本來就不擅長。而且也由於生產型態的緣故，讓新產品的導入週期很長。因此，對於大趨勢所需的量化客製化，很難因應與改變，必須引入新技術，例如智慧機器人、大數據或CPS等，讓工廠產生新競爭力，達到智慧製造、柔性生產的水準，才能因應這些終端消費者長期趨勢的需求。這也是2011年起「工業4.0」熱潮興起的原因之一，如圖1所示。
圖1 善用新技術以因應消費者長期趨勢強化製造業工廠競爭力
這些新技術所改善的地方，大致可分為三層：自動化、數位化與智慧化。在製造現場，透過IT的表單/流程自動化，例如MES (製造執行系統)管理好工單/製令(Work order)與途程(Routing)/在製品(WIP)，確保製造現場可以「做對的事情」；同時也透過OT的自動化軟硬體，例如機器手臂自動上下料進行生產自動化、或是無人搬運車(AGV/AMR)與自動倉儲進行物流自動化。透過這些IT與OT自動化，取代或協助人工，提升效率、確保「把事情做對」。所以，自動化的導入與協作，讓製造現場可以有條不紊的穩定生產，如期如質的交貨給客戶。
但由於外部波動與少量多樣的持續擴大，加上製造業現場缺工與人員素質滑落日趨嚴重，要想真正「做對的事情」並「把事情做對」越來越困難、越來越多的痛點需要被解決。因此，製造業工廠需要強化數據導向，取代老師傅的經驗與直覺，甚至於以AI的「以動制動」，取代傳統SOP(標準作業程序)的「以靜制動」。所以得導入數位化(Digitalization)，透過機聯網蒐集機台設備的數據(Computerization)，包括機況、數量、製程參數設定值與感測器的讀取值等，以及物聯網(IOT)蒐集感測器數據，例如溫度、流量、壓力等。然後以工業互聯網(Connectivity)聯網傳輸，經過資料前處理後儲存。而且這些數據也必須透過IT+OT數據勾稽與整合，後續才能被充分應用以產生價值。
何謂IT+OT數據勾稽與整合? 那是因為這些數據並非完全獨立、毫無關聯的個體。由於數據很多都是依附於生產與檢驗，彼此有著因果關係。例如機台生產數據是否正確，機台自己是無法確知的。因為機台的運轉生產，是因為要達到工單/製令的要求，因此工單內的數據是「因」，生產數據則是「果」，得把因果的數據互相勾稽、串接整合，未來才能建立模型以果推因。又例如機台生產的產品是否為良品，生產機台本身無法知道，得透過人員品檢後報工的數據，或是檢驗機台/AOI的檢測數據，才能知道。所以，檢測機台的數據是「果」，生產機台的製程設定值與感測器讀出的數據則是「因」，同樣的也必須將因果數據整合，才能建置機台生產模型，進行早期診斷與預知保養使用。
這些IT+OT整合後的全方位數據，就可以提供給智慧化應用，產生價值。一方面透過數據導向的敏態管理手法，形成公司快速反應的運作機制，有效的解決痛點，提升企業的終極目的，如圖2所示；另一方面，透過AI核心的新應用，從「人找事」的傳統運作模式，走向「事找人」智慧核心運作的新工作型態，深化製造業工廠的應變能力，以強化競爭力。
圖2 數據驅動，敏態運作的雙『智慧閉環』
新的大趨勢降臨：節能減碳+ESG
經過多年的努力，大部分的製造業，相較於過去已經有了大幅的提升。尤其是把工業4.0前與現在相比，進步就更加明顯。然而現在的情勢比起之前卻更加險峻，因為現在的社會對企業的期待提高了，期待企業不能只顧著賺錢，還得肩負起責任，包括對地球大環境的責任、對社會的責任，以及對內部員工的責任。也就是說，製造業工廠除了得因應內外部變遷，努力提升「生產效率」以賺錢之外，還得負起社會責任，強化節能減碳，做好「永續經營」。
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