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七十年老工廠不靠外援 傳統機械業者靠自己打造智慧工廠

金豐機器不僅是全台最大沖床設備製造商,同時也是全球第四大生產商。金豐機器

老牌沖床設備大廠金豐機器,從1948年創立至今已逾七十年,可說是間名符其實的「老工廠」,然而四年前投入智慧工廠轉型時,卻大膽嘗試一路從做中學,不但透過低成本開發工具自建機聯網裝置,也導入AI解決目前最迫切的準時交貨問題。

金豐機器不僅是全台最大沖床設備製造商,同時也是全球第四大生產商。沖床可用於生產汽車車體、傳動軸、齒輪等,小至手機殼、硬幣等舉凡金屬成形相關需求,在其生產線上皆可看到沖床設備的運作,包括富士康在內也是金豐機器的客戶之一,去年更打進離岸風電市場,成為全球唯一可生產離岸風電塔柱的沖床設備廠商。

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金豐機器資訊部經理凃佑達。廖家宜攝

然而過去幾年,因全球市場低價競爭,為了走出差異化,金豐機器轉往大型客製化與特殊機種。在金豐機器所生產的設備中,小至25噸、大至3,200噸都有,大型沖床甚至可達4層樓高,這也使得大型沖床的生產過程相當不易,必須先個別生產,再行組裝, 如此來往平均生產週期要耗時6到8個月,相當冗長。

而另一方面,市場也在發生劇烈變化,少量多樣的訂單需求增加,加上交期縮短,無不形成金豐機器生產的巨大壓力,例如為在製造期長的情況下如期交貨,工廠不得不同時進行設計與生產,但卻也因此增加許多難以被掌控的生產風險,再者,設計一經變更,不僅自製變動頻繁,金豐機器也同時外包生產,二次外包多導致供需預測困難。而另一方面,機台出貨後,產品的穩定、生產狀況皆無數據,難以為日後產品改良與售後服務提供數據,種種生產挑戰,讓這間七十年老工廠開始思索,工廠必須邁入智慧轉型,為產業升級鋪路。

然特別的是,金豐機器在發展智慧工廠過程中,卻是以做中學取代外援,證明老牌工廠也能靠雙手砥礪前行。金豐機器資訊部經理凃佑達率領團隊,自2015年開始進行智慧工廠升級計畫,分別從三大對策著手,包括落實精實生產、提高供需預測,以及發展智能化設備。

凃佑達表示,當智慧工廠議題剛升溫時,金豐機器前後花了2、3年摸索,無法預期效益通常是製造業者最難以克服的心結,因此金豐的作法便採取由小做到大的策略,先由最基本項目開始做起,並利用廠內既有設備驗證,對容易取得的成果先收割。

從容易取得成果收割:設備聯網與數位化

因此金豐率先從設備聯網、工廠數位化開始著手,利用感測器蒐集生產數據,並整合至金豐自行建構的數據收集平台,藉由系統優化提高設備使用率、改善作業流程等,甚至近年更自主開發AI供應商進料預估預測系統。

過去金豐在生產現場有許多作業流程採取人工回報、人工抄表,卻不便於即時掌握設備稼動率以及運作狀態,為了確實掌握生產動向,減少生產風險,金豐機器第一步同一般製造業者一樣從蒐集設備數據開始。從舊設備與新設備兵分二路,由於節省成本、開發門檻低,金豐在工廠內針對舊設備加裝感測器,並透過單板電腦樹莓派(Raspberry Pi)自主開發連網裝置收集數據,而新設備則和PLC直接連線,屆時所有數據都會傳輸到同一個資料庫中。

樹莓派是一種相當低成本的微型電腦,由於其體積輕便,但該有的基礎功能包括I/O、通訊模組等皆具備,樹莓派因此成為許多開發者相當青睞的工具之一,凃佑達笑說,雖然初期外界質疑不到千元的開發裝置究竟能夠發揮何作用,但令人出乎意料的是,從2015年上工至今,廠內僅有2台故障,也證實了樹莓派的可行性。

不只將設備數據數位化,現場的人工作業流程也迎來大改造。金豐在2016年全面導入電子報工系統,在各工作區域佈建數十台的資料收集站,取代過去人工報工方式,而這套系統也是由資訊部門自行開發完成。凃佑達也特別提到,對於現場作業人員來說,導入新的作業流程必然需經過轉換期,因此金豐在電子報工系統設計上也很有巧思,以操作者在10秒內輸入完畢,且動作不超過5個為目標,凃佑達建議,系統設計不僅強調功能性,使用者經驗(User Experience;UX)也是重點。

導入AI 率先解決準時交貨挑戰

金豐在2017年訂立五大更明確的發展藍圖,從產品、裝備、工廠、管理到服務等皆圍繞在智能化架構之下,顯然智慧化已是這家老牌沖床製造商開啟新時代的目標。過去因生產型態使然,金豐面臨最大的挑戰是如何在生產週期長且突發狀況多的情況下,依然達到準時交貨,尤其金豐上游供應商多達200多家,一旦生產途中偶有波動,光靠採購人員透過ERP系統逐一緊盯缺料,根本應接不暇。

為此金豐提出的解決之道,則是利用AI結合ERP進行供應商進料預測,而這也是金豐首次在工廠內導入AI。金豐透過機器學習將ERP系統過去的歷史數據與業務活動紀錄作為訓練樣本建模,結合生產現場的MES系統與IoT數據,用以預測客戶的交期與出貨數量,進而推估零件的庫存與需求量,讓採購人員得以提前預測備料,甚至可排列優先順序。

金豐機器成功轉型智慧工廠,IT系統與數位化扮演相當重要的關鍵,因此一路走來幾乎都是由資訊部門一手主導催生,凃佑達也建議,智慧製造要能落地才有效果,業者不妨可先從簡單易做的開始,培養經驗和信心,之後再逐漸擴大戰果,當想法成功落地實現,未來就會引發更多的創新。


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