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暨南專欄
智能工廠的實現 廠商設備自動化的推動
2018.09.18∣瀏覽數:218

由單機軟體輔助走向智慧管理
工具機為製造產業生產所需的基礎設備。 最早期的工具機設備以空油壓或馬達為主, 並透過程式邏輯控制進行生產管理。早期的 工具機著重於機台本身的機械零件與性能掌 控;到了1990年之後,逐漸開始專注於軟 體的升級,利用軟體技術的精進與數位控制 的方式來提升機台在生產過程中的操作易 用性、生產彈性與生產效率。2010年後, 在IoT物聯網、虛實整合系統、Big Data等 高端技術的趨勢發展下,製造產業邁向工業 4.0時代並促使工具機有了全新的釋義。

文 ◆ 林淇宣、林欣美

透過Big Data、IoT物聯網與虛實整合系統 的導引,工具機台可藉由感測器與CNC控制 器獲取操作員生產過程中的所有複雜且龐大 的參數值,藉由物件間的資訊分享,將資訊 連接到背景分析的數據中心進行雲端儲存。 廠商內部人員以資料探勘技術為基礎,進一 步針對所有生產數據回饋進行異質性檢定, 從龐大且複雜的巨量數值當中,進行資料管理、分散式運算、自動執行等方式,協助廠 商從中找尋是否有任何影響生產管理、品質 系統的任何要素,再針對這類的異質資料進 行生產模型的修正與改善,達到物件良善的 管理與控制並雲端化,以便建構完善的智能 雲端化加值服務。透過關鍵高端技術的建 構,工具機由過去的軟體輔助操作逐漸走向 智慧管理服務,智慧工具機的概念,將有效 協助廠商擺脫製造流程冗長、有效自我偵測 與狀態診斷的監控、操作/維修簡易化,並再 下游客戶端的動態需求狀態下,扮演智能工 廠中核心設備角色,以高度靈活的方式,完 整實踐量產模式,促使產能躍進,達到智慧 環境的精神。

廠商設備自動化的升級
在工業4.0的驅動之下,在未來,製造業廠 商朝向智能工廠角色扮演,將不再是遙不可 及的夢想。對於製造業廠商來說,智能工廠 實現的第一步,可以由內部資訊系統由上而下地進行建構。

首先為商業智慧系統的建立,商業智慧系 統的目的是從龐大的資料中萃取菁華,增進 企業經理決策的效率與品質;其次,資料採 礦模組的建立,資料採礦模組可找出資訊中 隱藏的趨勢、問題或關聯,員工就更能辨別 問題的根源並預測未來的結果;第三,為企 業資源規劃系統的建立,企業資源規劃系統 主要掌管工廠的財務、訂單及生產需求,使 辦公室自動化;第四,為製造執行系統的建 立,製造執行系統是工廠自動化的關鍵,全 面控制與管理從工單發出到產品完成的生產 過程,並提供即時訊息給上層的企業資源規 劃系統;第五,為資料擷取與監控系統的建 立,資料擷取與監控系統負責蒐集全廠區生 產機台的生產資料,透過網路遠端傳送各生 產線設備的第一手訊息;最後,為設備自動 化的建立,設備自動化是指各單機設備的能 獨自運作。企業內部的物流和資訊流全部自 動化,製造、管理及營運三者緊密結合而可 通盤考量。主要目的就是從工業4.0逐漸發 展整合至商業4.0。

對於廠商來說,自動化導入初期,可能會 發生加工速度比人慢的現象,因而影響產線 調度。因此,廠商可以嘗試保留原生產線, 另新增一條測試用的自動線,培訓員工,反覆找出機器人導入製程的死角,藉做中學不 斷累積經驗。廠商自動化導入初期中,很有 可能會出現短期獲利犧牲代價的機率。然 而,以中長期而言,設備自動化的升級,將 是實現智能製造的第一步,也是設備物聯網 的實現要件,而這樣的精神,更可以帶領廠 商由傳統的生產線朝向達到靈活彈性研發生 產的目標邁進。這不僅能促使廠商在研發生 產時,更能符合客戶的快速多變化實際需求 之外,更能間接降低生產成本,增加利潤並 扶植研發能力。

廠商與學校協同合作,有助於拉抬廠商 設備自動化升級​​​​​​​
對製造產業廠商來說,智慧製造是實現工 業4.0的首要目標,廠商可以整合各種智慧 生產技術元素,使其生產設備具備故障預 測、精度補償、自動參數設定與自動排程等 技能,透過電腦整合製造系統的方式,讓獨 自運作的各單機設備串連成一條自動化生產 線,達到即時傳遞正確的資訊給相關人員加 以分析與管理的目標。

對於還未開始進行智慧製造的傳統廠商來 說,廠商可以與學校進行協同合作進行發 展,透過自動化技術培訓、自動化模具/成 型/後加工系統設計開發等專業研究產學合作,將有效加速傳統製造業廠商的智慧化製 造的升級。例如:廠商可以透過與學校的媒 合,共同成立實驗室,利用影像辨識技術實 現工業用機器手臂之自動素描功能、智慧視 覺技術實現機器手臂連續快速組裝之功能、 影像辨識結合聲音控制完成機械手臂取杯倒 送茶功能、機器手臂實現自動焊接功能、智 慧視覺技術實現機器手臂自動取放積木(形 狀與顏色皆不同)於指定位置之功能等,進 行機器手臂的研發與模組化生產的實際擴增 應用。

透過這類的協同合作方式,不僅有利於廠 商內部朝向智慧化生產,此外,廠商也透過 校內實驗室的方式,從中培養相應的知識資 訊密集的自動化管理人才。

隨著科技的進步,以及技術精密度的提 升,傳統的人力資源培育方式再也無法滿足 科技產業的需求,以機器取代傳統的人力, 邁入無人化工廠的時代勢必來臨。未來自動 化技術會更普及,深入到生活的各個層面, 例如陸海空交通工具的自動駕駛系統、微創 手術的機械手臂、家電機器人、農作物生長 環境的自動控制系統、天然災害自動預警系 統、分子合成與量子 計算的自動控制系統 等,使生活更加方便與安全,因此具備跨域 型特質的知識資訊密集的自動化管理人才的 培育與訓練是必要的發展要素之ㄧ。

學校可以以產業廠商發展策略為基礎,共 同研擬跨域人才培育機制,像是透過實習專 題、廠內實習,產業碩士專班與產業攜手專 班等建教合作方式建構等方式,以智能生產 型態為概念架構,從中建構出跨域產業的生 態系統所需要的製造技術與自動化人才,並 進一步建立商業策略管理技能之實域演練培 育機制,以使企業高階管理人才有能力應變 全球市場的變化。接著,再由團隊中的主持 人、教授或博士級人才進行引導與探索,將 研究知識擴散到碩士班、學士班,激發團隊 研發動能並回饋給廠商。透過這樣的良善機 制導引,除了可以將現有的學術型人才有效 地升級轉變為跨域型人才進行運用(例如:管 理學人才亦可以從中學習撰寫程式設計及產 品專利分析,理工學人才也得以從中學習企 業資源規劃、顧客關係管理及全新的應用服 務與營運模式),也加速國內傳統製造商跨出 邁向智慧製造,實現智能工廠的第一步。

(第一作者為國立暨南國際大學國企系博 士候選人;第二作者為國立暨南國際大學國 企系教授(現借調至建國科技大學擔任管理學 院院長)​​​​​​​
 

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