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打造智慧製造驗證場 聯手設備商及製造業者打造台灣品牌

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智慧製造試營運場域內機器手臂自動夾取組件。

所謂的智慧製造,也就是從自動化再進展到智能化,在製造過程,引進資訊系統達到自感知、自決策、自執行的模式概念。因此在智慧製造的領域,未來的具體樣貌有四大特徵,其一以智慧工廠為載體;其二以關鍵製造環節的智慧化為核心;其三以端到端數據流為基礎;其四以網通互聯為支撐。這就意味著,在生產過程或製造端,新一代資訊技術與物聯網、大數據、雲計算、人工智慧等有深度融合。

不過要達到上述目標,台灣業界普遍認為,首先要先建立智慧製造標準體系,也就是建立製造系統與系統之間可以相互溝通的「語言」,這就需要數位製造、核心工業軟體的輔助。再加上網路化製造、敏捷製造的協作,才能具體對智慧製造的發展有支撐作用。雖然各國都在努力推動製造智慧化,但值得思考的是,各國要依據自己內部的產業生產型態,發展屬於自己國家需求的工業4.0型態。

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智慧製造試營運場域自動生產線。

智慧製造試營運場域內部無人搬運車。

試營運場域花鼓生產線半成品。

工研院智慧機械科技中心智慧製造技術組組長羅佐良舉例,過去曾有製造業者邀請德國業者來台,希望從工廠第一線改良,直接導入工業4.0相關方案。而德國業者明白回應,由於每個國家製造型態不同,投入的生產資源各異,連帶相關產品的規模、毛利、面對的客戶、產品型態皆無法比較,因此無法用德國工業4.0的規模、型態完全複製到台灣。

羅佐良接著分析,台灣製造端希望邁向智慧化,達到IoT化、數位化,大多面臨的痛點,若想要改變型態,勢必要評估若停下產線做新設備、新系統的導入,犧牲產能的機會成本,業者能否接受?知識、資金門檻成也是業者能否投資、轉型的關鍵,包含機器人、感測器、自動化設備的投資成本大,若無法保證訂單穩定狀況下,者業造成業者不敢貿然投資。

二來,影響台灣製造是否願意轉型,另一重要因素是企業經營者的心態。想轉型會面臨很多抉擇,包含具體ROI幾年回收?國際情勢變動下,訂單是否穩定持久?然而,在整體產業發展路徑,政府仍希望扭轉台灣機械產業單機出口模式,提升為高附加價值的智慧製造系統整廠、整線輸出。所以在「智慧機械產業推動方案」架構下,設定以航太、機械設備、金屬運具、電子資訊、能源、3C、食品、紡織及水五金/手工具等產業,導入智慧機械與智慧製造解決方案。

智慧製造試營運,助機械業賣產品轉型賣服務

然而,協助台灣製造機械轉型智慧化,還有位在台中的「智慧製造試營運場域」,2017年9月正式掛牌啟用。台中市政府與工研院共同打造,希望透過該試營運場域,提供台灣相關業者嘗試製造優化與數據加值服務,打造工業4.0一條龍的示範點。針對其成立目的,羅佐良解釋,智慧製造試營運是前瞻基礎建設計畫其中項目之一,希望成為台灣製造升級轉型的重要發展基地。

由於台灣高端製造業者,例如航太產業,長期採用國外品牌設備為主,導致台灣製造業者跟設備業者對接不上。如果台灣設備業者邁向4.0,可靠度、性能皆提升,價格又有競爭力,製造業者就更願意採購台灣品牌設備,對兩個產業都能提升。在此邏輯下,整廠整線皆是台灣設備,再輔佐國產軟體協作,達到台灣版工業4.0示範線,呈現台灣設備、軟體到應用解決方案的場域驗證,讓製造業者在此設測試再評估投資成本。除此之外,智慧製造試營運場域內部,從軟體、硬體提供模組化,協助業者開發如ERP、MES系統,變成整廠整線的方案。產線目標建置9種混線生產,包含航太、汽機車、自行車、工具機、零組件等。

去年9月至今,試營運已建好自行車元件花鼓線混線生產,透過試營運的驗證,預計在台中擴大新廠,透過自動量測、加工、運料、供料整合,做到4.0生產捷徑。具體細節有搭載國產的感測器、軟體開放製造執行系統及分析模擬系統,提高生產效率預測、監控、安全、量測面向功能。這些系統整合後,以花鼓導入生產為示範,AGV(無軌自動搬運車)串接材料、刀具等運輸、分類、出貨,提高稼動率,讓業者單件製造加工時間再縮短。

羅佐良指出,當硬體設備國內自主,軟體依據企業規模開發,可望降低業者投資風險。他舉另一案例,台灣刀庫(CNC自動換刀系統)的龍頭企業德大,營收規模在全球數一數二,東台、百德、亞崴、高鋒與台中精機等工具機大廠都是它客戶。德大投資刀庫設備,轉型邁向IoT化,不僅自己導入ERP,也讓上下游導入同樣的ERP系統,並做到單機智能化、供應鏈生產排程、跨場域資料可視化,因而讓發包材料、零件進度快速掌控。

德大除了企業主願意投資,更重要是他們做到智能化上下游製程整合,達到提升供應鏈效率、大幅縮短產品交期。其轉型關鍵重新檢視上下游代工狀況、重新設計製造流程。從供應商排程、生產習慣、組裝手法經過數位化精密計算,訂出組裝SOP,因而讓產量有效增長,讓營收從新台幣千萬成長到數十億成績。從德大的轉型經驗來看,若業者希望做小量測試,並希望透過分段模組化環節來優化生產流程,試營運場域即是適合的測試對象。

智慧製造試營運場域希望成為驗證台灣設備、軟體的Total Solution。試營運場域建立示範場域的模組化服務,同時不限制只服務4.0階段的業者。該場域希望成為服務團概念,從硬體到軟體,讓國內製造業者投資對台灣設備有信心。預計今年下半年,對接更多設備及製造業者,做展示、驗證等相關服務。試營運場域也與國外領導廠商合作,包含達梭系統、西門子、三菱、Rockwell Automation,確定驗證標準是符合國際水準,達到最終智慧製造生態圈串聯。