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結合智慧製造軟實力 助金屬製品產業升級轉型

金屬扣件工廠的當務之急,便是提高生產製程聯網的感知監測能力,以期向上堆疊諸如扣件缺陷分析建模等加值能量。Plant.ca

遍佈在台灣中南部的金屬製品產業,堪稱是台灣發展歷程甚久的中堅產業,不僅產業鏈分工完整,凝聚性也很強,因而具有相當的國際競爭力,不論水五金、手工具、螺絲螺帽、鋁輪圈、扣件乃至高爾夫球頭,外銷表現都十分亮眼。

雖然屬於廣義的製造業範疇,但金屬製品業和電子業、汽車業或機械業相比,許多地方大不相同。首先在於「3K1Y」(危險、骯髒、辛苦、低廉)特性相對顯著,影響高階人才、年輕人的投入意願,隨著資深員工逐漸邁入退休期,因而面臨比其他行業更棘手的勞動力不足、技術斷層等難題。

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塑膠射出成型工廠可將週邊設備的生產參數資訊上傳雲端監控平台,從遠端自動判別成型品質優勢,必要時執行智慧化參數自動微調。ClickConsulting

其次一般製造業、尤其是電子業,生產良率相當高,動輒要計較99%過後小數點有幾個9,反觀金屬製品業,「直通率」(First Pass Yield;FPY)大多落在七成以下,也就是說,如果從製程一開始投入1,000套材料組裝,最終產出的總良品數通常低於700件,另有300組以上的材料,唯有透過重工或修理程序轉製成次級品或瑕疵品,設法販售到市場去,才能大幅減少生產浪費。

因為有這些老問題亟待解決,再加上現階段金屬製品業紛紛進入二代接班期,多數的二代接班人皆期望在維持既有經營優勢的前提下,引入新興科技來改造製程,藉此把過去低效率的作業環節調整為高效率;種種因素驅使下,導致這群企業導入智慧製造的意願逐步攀升,甚至老一輩領導者也樂觀其成,願意支持這些創新計畫。

換言之當前已有天時、地利、人和,支撐金屬製品產業族群投入智慧化,連帶為相關解決方案的供應商帶來一番商機。

提升製程良率,以因應日趨縮短的交期

事實上如果說得更精確,智慧化對於金屬製品業者而言,已是存亡續絕的關鍵所在,此時不做,今後可能陷入劣勢。也許有人好奇,真的有那麼嚴重?但實情就是如此。大家都很清楚,工業4.0時代就是少量多樣的時代,就是產品生命週期縮短的時代,而金屬製品業者此時面臨的一大考驗,即是按照往昔的出貨速度,根本無法迎合當下客戶設定的交期。

此處以手工具製造業為例,過去平均出貨週期為60~70天,但目前大多數客戶都要求40天交貨,迫使業者必須設法解決這段時差,否則註定難以達交。也許有人問道,這群業者可以多請人手、拉長工時並全力趕工嗎?答案是否定的,因為如前所述金屬製品業的平均生產良率不高,每產製十件至少有三件為不良品,縱使業者拼了老命趕工,也將徒然製造出許多無效產能,最終依然無法契合客戶所要的交期。

若對電子製造業的生產模式有一定瞭解的人,必然對於稼動率、OEE(Overall Equipment Effectiveness)等辭彙耳熟能詳,而此類用戶之所以勤於導入智慧化,最主要的期望,正是提升稼動率、OEE,也就是拉高產能利用率;由於他們的製造良率夠高,再搭配產能利用率的攀升,才會形成相得益彰綜效,得以有效應付愈趨短絀的交期、及少量多樣的訂單交付需求。但金屬製品業的良率不佳,一味拉抬產能利用率,效果相對有限。

在此前提下,金屬製品業必須儘快導入智慧化,但重點並非產能利用率,而是生產良率的提升,且是從中心廠一直到協力廠大家都必須提升,唯有如此,困擾已久的罩門才能獲得完美填補,透過整個產業鏈的力量,共同應付愈來愈短的交期。

建立智慧聯網系統,縮短生產週期

問題來了,既然要導入智慧製造,究竟適合從哪邊著手切入?坦白說,IT能力普遍不足的金屬製品業者,很難釐清這些關鍵問題,以致只能聽從解決方案供應商的建議,但如果對方只是想推銷產品,業者自身也無力判別這些建議是好是壞,難免做出不正確的採購決策,因而延宕了轉型升級進程;換言之,對於金屬製品產業族群來說,若有智慧製造的專業顧問協助業者進行評量、找出迫切解決的痛點,接著根據這些痛點規劃解方,量身產出屬於業者本身的智慧化藍圖,就能避免走冤枉路。

持平而論,所謂的智慧製造或工業4.0,都不是標準化技術,它們只是目標,你可以採用不同的手段來達成目的,有的人從虛實整合下手,有的人從生產全檢來出發,只要能達到目的都算是好方法。不過如同前述,金屬製品業當務之急必須設法提升良率,所以有必要從設備端出發,先把智慧聯網系統架設起來。

有鑑於包括金屬製品業在內的許多傳產業者,數位化能力不足,大多以紙本記錄生產數據,因此政府幾年前主導開發了智慧機上盒(Smart Machine Box;SMB),透過這套裝置附加於機械設備,即可實現資料處理、儲存、通訊協定轉譯、傳輸等一連串功能,意即自動化採集機台資訊,繼而把現場資訊串聯到製造執行系統(MES),可謂建立智慧聯網系統的途徑之一。

接下來將金屬製品業予以拆分,藉由不同次產業的角度,闡述可能的智慧製造路徑。首先如金屬扣件業,產品形成過程含括模具設計、成形模擬、頭部成形、搓牙等製程階段,首要之務便是引進設備與製程的可視化技術、提高生產製程聯網的感知監測能力,有了這個基礎,便可向上堆疊製程品質預診、扣件缺陷分析建模、製程模具預診等進階技術,逐步轉型升級為高值扣件產品。

其次有關模具業,當下最大難題在於勞動人力吃緊,再來就是客戶要求的產品精度愈來愈高,單憑現有運作模式已難以為繼,所以亟欲導入智慧化,需要建立模具數位化生產設計與製造執行系統,以期從協同設計、CAE、CAD、整合生產管理、排程管理,一路串聯到優化模具試模和模具組立程序,強化客製化創新模具產品的生產能力。至於射出成型工廠,則需整合射出機、中央供料系統、模溫機、冰水機、烘料機與熱澆道溫度控制系統等週邊設備,將生產參數資訊上傳雲端監控平台,以利從遠端自動判別成型品質的好壞,必要時執行智慧化參數自動微調,藉此縮短生產週期。


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