工業4.0/智慧製造

智慧製造的基礎建設是什麼?如何確保自動化投資效益?

智慧製造的基礎建設是什麼?在智慧製造開始推動前,要用什麼方式,才能衡量投資效益呢? 當硬體設備『自動化』完成後,要如何透過整合,才能達到生產製造的穩定運作呢?

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・2021/08/31

智慧製造的作法,從機台設備的自動化改造開始,到產線自動化的升級,甚至是自動化工廠的全新佈建,企業都希望能透過自動化升級,做到降本增效、提升競爭力。隨著無人搬運車、機械手臂、自動控制、關燈工廠等工業4.0相關議題逐漸發酵,工廠自動化新一波改造,已成為風潮。

 

然而依據市場研究顯示,企業自動化的投資效益,不如預期或失敗的案例,卻為數可觀。這當中與企業對自動化的理解有落差,主要原因在於自動化升級過程中,過度聚焦在硬體設備建置,而輕忽軟體系統的搭載與對應組織的調整,故無形中增加自動化投資失敗的風險。

 



自動化前有效進行投資評估


企業經營是將本求利的過程,所有資本的投入,包含架設工廠、購買機器、採購原料、支付工資等等,都是為了實現營收與創造獲利。如同企業進行新事業的發展(詳下圖一),需先鎖定目標市場需求提,進而規劃商業模式,接著進行組織能力發展,搭配營運流程設計,才能確保新事業發展的預期成效。

  

 

 


同理,企業進行自動化升級投資,也需要進行全面性分析與評估,除技術及資金考量外,也要對自動化後能增加營收、創造利潤、提升效率、降低成本、資金回收及市場風險等各面向進行綜合評估,才能提升決策品質及降低投資風險。

 

筆者建議企業透過下圖二「營利模式校準與營運成本結構」來進行投資評估分析,計算總成本與總營收,找出損益兩平點,如圖右邊所示,在自動化設備大量投入後,雖然造成總成本增加,然而長期投資的結果,相較於圖左邊,其利潤區增長反而比較大。

 



 

 


自動化工程完成後,

如何結合IT與OT應用,快速進入穩定量產


企業投資自動化建置後,完成工程並進入運轉,需要確保自動化產線或工廠依照預期設定的產出及效率運行,才能確保自動化投資成效。

 

以下以精密金屬製品為例(如下圖三),說明如何有效確保自動化運營。如下圖所示該製程經過沖壓、粉烤、組裝、包裝等四個步驟,最後送入成品倉。如何在產線自動化過程中,確保高效率、高品質的產出才是獲利關鍵。

 


 

 

首先,產線管理員需要即時掌握沖壓及粉烤製造過程中,自動化產線依照目標的效率、品質水準產出;同時,需監控現場設備的設備狀況、稼動率、生產速度等,以保障製造流程的穩定及品質。

 

再來,當發生規格內的效率及品質偏離時,產線管理員如何即時得知與處理?如發生品質或設備異常造成停機時,快速找到原因,諸如造成原因是沖壓線投料設定錯誤、或是粉烤設備故障、或是受上製程的異常而影響下製程的品質等等,並能於最短時間解決恢復運轉。

 

此外,製造過程中累積品質及設備異常處理經驗,即時收集與監控品質資訊,結合AI與大數據分析,以提升產線運營能力,更是轉型智慧製造重要的一環。

 

然而,為使產線有效運作與管理,除了一般在製程及檢驗過程進行控制與協調外,仍需賴生產現場資訊系統的建置與協助,才能全面性控管產線運營,以期保留完整的生產履歷,協助產線問題排除,提升產線異常應變、彈性調整,並降低異常影響的衝擊,達到穩定量產。綜合上述作法,才是資訊化(IT)的軟體與自動化(OT)的硬體設備的融合,將軟體與硬體整合運作。

 



提升數字分析與管理能力,實踐智慧製造轉型


企業隨著局部自動化往整廠自動化的發展過程,工廠人力結構與製造管理的重點也會發生改變。當以作業員為主的製造現場,轉變成自動化產線後,基層製造幹部的管理對象將由直接作業員轉變成技術維護員;管理重點也將由直接人員的效率提升,轉變成確保生產設備穩定且高效運轉。因此,如何讓管理團隊提升數據分析與管理能力,掌握更動態與細緻的管理,將是成為實現經營績效的關鍵所在

 

智慧製造趨勢已銳不可擋,如何避免盲目跟風,企業應充分融合資訊化(IT)的軟體與自動化(OT)的硬體設備的整體優勢,透過自動化、數化化、智慧化的逐步升級,實踐智慧製造的數位轉型,才能有效掌握契機,締造企業成長與獲利。



了解如何確保【自動化投資效益】後,接下來將介紹製能製造最重要的基石—形塑智慧製造能力,推動數位化的步驟是什麼?,敬請期待!




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文:蘇斌雄 責任編輯:楊于嫺

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專家:蘇斌雄


目前任職於鼎華系統,主要負責智能工廠相關產品及解決方案的規劃及開發。

智能製造與數字化轉型是全球製造產業發展的必然趨勢,企業如何對焦策略,掌握此波科技大潮帶來的契機,將是決戰未來的關鍵 !

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