什麼是自動化生產?產業為什麼需要轉型?
工業4.0時代,自動化生產是發展趨勢,自動化生產,指的是連結生產線上的自動化機械,從原物料、組裝、分配包裝等工作,都交由機器自動控制生產,人工只需要負責設定、檢查即可。
台灣是電子業製造大國,不過,生產線上有許多單一、重複、精密的工作,並不適合人工,而是適合機器,因此大量人力製造的商業模式,並無法持續太久。
未來製造業的重點,將是能為消費者創造多少附加價值?要提高附加價值,最好的對策,是將製造中心與設計重鎮設立在接近市場的地方,才能快速了解市場需求,推出相對應的產品。因此,未來製造業的面貌,已不再是大量單一的產品,而是小型、快速、客製化,由當地人才營運,更貼近消費者。
面對現代高度客製化需求的市場,自動化生產線可以提高生產的靈活度,但是,初始企業需要投資較多的成本資源,成為諸多企業卻步的原因。
自動化生產的價值
想像一下,工廠營運如果是這樣:
早上總公司人員調出銷售數字,發現A產品賣得特別好,通路緊急下單進貨,製造A產品的原料有二,分別是甲跟乙,然而,工作人員經由雲端庫存查詢發現,乙原料的數量不足,因此工作人員即時比較兩家供應商價格,確認後供應商當天就將原料送進製造廠。
而在工廠內,滿房的機械手臂卻沒有幾個工人,只有工廠管理者拿著平板設定製造流程與規格,以及檢查產品是否符合品質,其餘製造、包裝出貨等流程,都由機械人處理,隔天就將產品送到通路補貨。
以上情景,已經不是未來式而是現在進行式。自動化生產線可以為製造業帶來以下價值:
一、提升生產力與降低成本,成為製造廠強大的競爭力,尤其像台灣這樣的已開發國家,人力工資逐漸提升,相同的價格下,讓人工處理單一重複的工作已不符合成本效益,人力應該處理的是更有創造力的高階作業,因此,將低階作業轉型機械自動化,是自動化生產的價值之一。
二、自動監控,預防重大問題發生。自動化生產結合自動偵測,監控系統包含空調、消防設備、機械設備、供電系統、空調等等,可及早發現異常、及早解決,省卻大量的維修成本。
三、自動化生產,在作業同時還能累積大量數據資料,例如:出貨品項的數量與頻率、問題發生的環節與次數,產品的良率等,經過專業分析後更可以優化生產流程,提高生產的效率。
因此,面對未來高度變動的市場下,自動化生產是重要的趨勢之一,也是各方產業的轉型重點。
轉型自動化生產需要的條件
台灣是製造業重鎮,其實已經具備自動化生產的基礎條件,即使是傳統產業,也很早就跨入佈局自動化生產,讓企業與市場與時俱進,維持市場競爭力。
轉型自動化工廠,常見的方式為引進PLC整合控制設備(前端)、感測器、佈建電腦搜集資料(後端),運用演算法磨合出最適合的運作方式。透過初步感測器與機械佈建,就已經可以將原本單工的生產模式,初步轉型成多工的生產線,提高生產效益,促進生產彈性與空間、人力資源的利用效能。
除了感測系統,也會有監測系統,例如資料採集與監控系統(SCADA),監控廠房所有設備運作,在出現異常時警告工作人員,及早發現問題;工作人員也能改變監測設定,控制檢測的項目。
整體來說,建立自動化生產的環境,必須要將機械儀器、監控儀表、感測器控制系統、大數據資料系統串連,再透過網路、演算法等智慧技術,讓自動化系統逐漸學習,增進高速、高效、高靈活度的生產特性。
而會了達到良好的自動化系統,必須要留意兩個趨勢:
控制系統的網路化:透過雲端建立控制系統,若是有影像或語音監測的需求,就要注意頻寬是否符合需要,哪些資料必須優先處理傳送,這些都需要事前謹慎評估,以免影響自動化系統的判斷。
工業通信的無線化:這是近年工業4.0的發展下,自動化生產趨勢的熱門話題,因為比起有線設備,無線通訊的便利性是高上許多,然而,無論是藍牙、Wi-Fi、GPS、LTE或WiMAX等通訊標準,在穩定度、可靠性、即時性甚或相容性,都還有進步的空間。
透過以上智慧感測的技術,企業可以得知資源消耗的狀況、廢棄物產生的數量等等訊息,可以及時調整生產設定,做最好的優化。
自動化生產的成功案例
成立超過二十年的四零四科技,以自有品牌「MOXA」打入國際市場,在歐美、中國、台灣都有據點。
而面對市場小量、客製化的挑戰,自2009年起強化管理與生產效率,導入自動化生產,利用倉儲管理系統、企業資源規劃系統、先進規劃排程系統整合,從進料、生產線製造、包裝撿配等自動化處理,降低庫存與提高生產效能。
已成立百年以上的Fooke GmbH,主要提供歐美、亞洲製造汽車或特殊加工產品用的銑床設備,業界擁有領先地位。但是在製造技術日益複雜的困境下,Fooke GmbH虛實整合製造設備,有效降低錯誤與近八成的開機測試時間,亦提升近兩成的生產效率。
MTU Aero Engines是德國領先的引擎製造商,製造重要零件提供全球工廠生產,並開發出重要的齒輪式渦扇。然而,全球需求量大增,例如整體葉盤需求量就提升七倍之多,讓製造企業必須建立自動化生產,以因應市場需求。
MTU整合铣削、研磨、鑽孔等所有工具機相關數據,由中央統一監測,做到自動與彈性化,2016年達到每年生產3500組整體葉盤的目標。自動化生產可以協助企業快速對市場做出反應、加速交貨時間、提升生產效能,讓企業在多變的產業市場中,維持高度競爭力!
有鑑於此,國際半導體協會SEMI,建立起產業平台,加速企業、政府、市場間的交流對話,協助企業轉型自動化生產,獲得更高的效益。