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工業4.0/智慧製造

數位轉型

形塑智慧製造能力,推動數位化的步驟是什麼?

智慧製造中,『數位化』代表什麼意思?包含哪些領域?進行的步驟是什麼呢?

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・2021/08/31

經過近年來市場與媒體對智慧製造和工業4.0話題的持續關注與討論,企業對智慧製造發展趨勢已有基本瞭解,關注的話題也由「什麼是智慧製造?」移轉到「如何有效推動智慧製造升級?」

 

企業推動智慧製造發展的主要階段,最普遍的作法是【自動化】→【數位化】→【智慧化】三段論。

 

現今大多數製造業正落在由【自動化】通往【數位化】的過程中。然而什麼是【數位化】?推動【數位化】的步驟為何?上述兩議題,筆者將透過最近拜讀林詩萬博士「工業互聯重塑企業能力」文中的摘錄內容,與大家進行分享。

 

 


什麼是數位化?

 

探討數位化議題,首先需了解數位化的兩個關鍵內涵—「數據」及「互聯互通」。製造領域的數位化發展就是沿著這兩要素展開。


由於各式感測技術的快速發展,過往製造過程中不容易取得的相關數據,如今透過自動化數據採集方式可便利取得;加上網路、行動網路及物聯網(IoT)技術的普遍應用,促使製造領域各類實體元素,諸如人、機、物等相關「數據」,可以互相進行即時的交換及協作,也就是「互聯互通」,因而提供了【數位化】運作的基本形貌。

 

以下就製造業的主要三個基礎領域和流程:設計研發、生產製造、銷售,分別說明其數據,如何發揮互聯互通的運作狀況:

 


1.研發設計

主要分成設計、模擬、工藝試產等四個流程的垂直整合,任何一個環節對數據的修改,都可以及時、高效的和其他環節實現互聯互通。其中,欲在設計上實現歷史設計數據及新產品設計需求之間的互聯互通,目前多採用資料數據庫,工程師在企業自身歷史資料數據庫中,尋找借鑒以完成新的設計。

 

此外,在網路時代,人們是否有更加高效方式實現經驗傳承,亦即人與人之間實現經驗的無保留互聯互通,仍受限於人的生物本性使然稍微困難。但人與機器的互聯互通,通過工程師的經驗,不斷訓練機器學習,是很有可能實現從人到機器之間的經驗互聯互通。

 

 

2.生產製造

主要是人、機、料、法、環,五個方面,可透過MES或工業APP等數位軟體系統工具,實現數據的全面性互聯互通。

 

 

3.銷售

是產品離開製造產線,面向最終使用者的階段。透過產品實現企業與使用者的互聯互通,在這個過程中,產品最終變成一種服務


在這個產能過剩的時代,不是所有生產出的產品都能賣出去,實現使用者的互聯互通,發掘使用者新的需求,唯有將產品變為服務才能實現。而在和使用者互聯互通之後,下一步要思考的就是如何滿足使用者的個性化需求

  

數位化出發點是利用數據、運算和通訊網絡,把實體(包括感測器、產品和裝備等)、資訊系統、業務流程和人員連接起來,從中收集大量的數據,利用數據分析和人工智慧等能力,實現對物理世界的即時狀態感知,並在資訊空間通過運算做出最佳的決策,且能動態不斷優化資源的使用,最終的目的就是為了創造新的經濟成效和社會價值。

 

 


推動數位化的步驟

 製造企業推動數位化的進程,可用以下步驟依序推動:

 

1. 完善業務和生產流程的數位化

以ERP為主的銷售相關價值鏈各個環節,和以PLM為主的產品鏈的各個流程中的環節,使用相對應的專業系統軟體,並在這兩條鏈的交叉點上的生產環境,實施MES或工業APP等數位軟體系統工具,實現基礎性的數位化。

 


2. 以數位軟體系統平台,整合各流程的數據資料,做到互聯互通

打通各流程和環節中斷鏈的資訊,在價值鏈和產品鏈上,逐步實現流程的自動化,並利用數位軟體系統工具,收集各個環節執行的數據。


例如,在產品鏈上,整合全產品生命週期功能環節來架構數位數據,並建立產品數位模型,如數位孿生(Digital Twins),藉以統整數據。

 


3. 收集設備運營和產品在生產過程中的數據,透過即時數據分析,優化生產過程

利用產品、設備及生產過程和業務流程所收集的數據,對不同周期和跨越生產和業務環節,以及跨域組織範疇的綜合性的大數據分析,藉以判斷和降低效率與績效的瓶頸,並促成最佳化的業務決策,進而對整個生產過程和業務流程進行宏觀性的優化。

 

在這個過程中,數據的聯結和採集是基礎;透過建構的模型進行數據分析,得到對生產過程的洞察是關鍵;最後利用應用系統,根據生產規則和業務目標,將洞察轉換成最佳決策,並加以精準執行,不斷閉環回饋並持續優化,以實現【智慧化】為最終目標。

 


4. 打通在生態圈內企業之間的資訊系統的互聯互通

實現企業之間的業務和生產的協同,把優化的範疇擴展到客戶端及整個生態圈,對部署在客戶的產品實行連接,通過對產品的全生命週期的管理以實現服務延伸,為企業的業務轉型開拓商機。

  



總結

 

由上述可知【數位化】與ERP、PLM、MES和工業APP,等製造業的數位軟體系統工具,並整合智慧製造的架構,利用工業物聯網(又稱工業互聯網,IIoT,Industrial Internet of Things)技術互相相輔相成,增強感知狀態和數據分析以做出最佳決策的能力,是實現智慧製造不可或缺的步驟。

 


延伸閱讀:


製造業的數位轉型,如何打造數據驅動的智慧製造?

 

A.智慧製造的3階段

1.智慧製造的基礎是自動化,如何確保投資效益?

2.形塑智慧製造能力,推動數位化的步驟是什麼?

3.如何利用製造現場『數據』,創造『智慧化』價值?

 

B.如何實現智慧製造的效益?

4.實現智慧製造效益,必須先連結企業經營成果

5.智慧製造的啟動3依據和推動5原則

 

C. 智慧製造的重要步驟

6.透過企業健檢報告,了解『你和工業4.0的距離』

7.『智慧製造』流程和藍圖如何規劃?從目標確認開始

8.智慧製造從客戶需求出發,打造不可取代地位

 

 

智慧製造的架構

 

A.由上而下的ITOT系統整合,打造全面性的智慧製造

1.智慧製造和智慧機械雙引擎,加速數位轉型

2.什麼是智慧機械?智慧機械的3大訴求有哪些?

3.掌控機台全方位行為,落實製造業數位轉型之路

4.製造業數位優化四階段,工廠數據如何全面整合

5.掌握什麼重要數據,才能達到彈性靈活應變智造現場?

 

B.智慧製造的基礎,從物聯網開始

1.如何打造快速靈活應變的智造現場

2.數據品質3特性,強化現場OEE,讓機台說出真相!

3.如何應用IoT,快速提升製造現場OEE?

4.訂閱式機聯網應用,簡單實現數據驅動的智慧製造

5.加入生態系,智慧機械雲帶領企業邁向智慧製造



參考資料 :

1.林詩萬:工業互聯重塑企業能力

2.工業互聯網聯什麼?未來是什麼?如何重塑數位化能力? 

 

 


文:蘇斌雄 責任編輯:楊于嫺

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作者: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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