練就智動化功力 製造業者逆中求勝
- 闞大成／DIGITIMES企劃
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毋庸置疑，現今對於全球製造產業而言，無疑是多空情勢撲朔迷離的時期，一來係因COVID-19(新冠肺炎)疫情如歹戲拖棚、至今仍未停歇，使得全世界供應鏈依然動盪，二來則因烏俄戰事引爆通膨，讓製造業陷入景氣下滑窘境。
歷經近年來全球政經形勢變化之衝擊，迫使愈來愈多製造業者決意走出舒適圈，希冀加速導入智慧自動化與數位轉型，以期建立基於AI大數據分析的高品質決策機制，好讓自己洞燭機先，即便亂局將至也能採取正確應變措施，維持生產效率、品管於不墜。為此DIGITIMES悉心籌劃「2022年智慧工廠論壇」，日前於兼具高科技及傳統製造聚落的臺南，舉辦「智慧升級、智造未來」夏季場活動。
利用數學演算法，求解半導體最佳生產排程
成功大學製造資訊與系統研究所助理教授王宏鍇，以「最佳化生產排程」為核心，分享智慧工廠應用案例。
其中最引人入勝者，便是運用多母體基因演算法解決半導體排程問題。他指出，基因演算法依序涵蓋編碼、交配、突變、解碼與評估、選擇等五大步驟；在反覆的世代中，利用交配與突變產生不同的可行解，最終求得最佳目標值。
深究半導體排程問題之複雜，難在須將大批貨安排至眾多機台生產，但礙於並非每批貨都能由所有機台加工，徒增進機順序排定的困難；更棘手的是產線上有「等待時間」限制，若無法在5分鐘內進機、該批貨就會遭到報廢。
為此王宏鍇所屬研究團隊考量每批貨加權完工時間、超過等待時間限制的總時間等主要目標式，再盱衡生產線上的實際限制式(包括最大等待時間限制、機台狀態、相同工件在不同機台的加工時間互異、各工件的前置時間與各工件到達時間)，嘗試以LINGO求解MINLP模型，並以C++程式求解HGA，再比較LINGO和GA的效果；證實當問題規模大於15個工件數與3個機台時，LINGO無法於一天內求解完畢，但GA僅需1秒即可求得滿意解。
王宏鍇說，前述研究是基於單站點的擴散區製程，未來規劃擴展至半導體產線的其他區域，甚至考量到諸如爐管和蝕刻製程等批量生產排程問題。
打造永續數位生產力，建構差異性利基
台灣洛克威爾(Rockwell)智慧製造應用開發顧問Ming Lin指出，製造業正面臨成本上升、利潤下降的壓力，數位轉型勢在必行；尤其隨著ESG議題重要度攀升，轉型成敗更成為能否搭上領頭供應鏈列車的關鍵。
「所謂數位轉型，絕不只是設備連網蒐集數據，」Ming Lin說，企業唯有打造永續數位生產力，才能做出差異性。永續數位生產力的養成，主要奠基「標準化」、「人才賦能，專注專業」、「無紙化」、「安全有效率的工作環境」、「能源管理策略及合規性」及「模組化／可規模化」。
為此Rockwell推出Rockii方法論，讓企業借助從OT到IT的Low Code／No Code資料整合介面，透過AI/ML結合專業知識賦能分析，得以管理能源數據、梳理碳足跡，加速解決生產及營運痛點。
憑藉優質電源產品，支撐智慧廠區應用
勤逢實業公司明緯PM黃浚峪表示，明緯是全球少數主攻標準品電源供應器的製造商，標準品機型逾萬種，有助客戶快速取用高性價比電源，滿足各式智慧工廠應用。
黃浚峪介紹一系列適用於智慧廠區的明緯電源產品，包含用於AGV的逆變器，用於機械手臂的交換式電源供應器，用於燒機系統、雷射製程的系統電源方案，用於消防照明緊急疏散、停車場柵欄、環保排煙、天然氣監測、有害氣體監測、溫濕度監測的機殼型電源。
至於明緯充電器產品，具超寬壓自動偵壓充電的獨創專利技術，且內建CANBus通訊介面，則適用於移動式起重機、自主移動機器人、工業級吸塵器等應用情境。
鞏固資安防線，捍衛智慧工廠雲端應用
蓋亞資訊資深業務經理徐琬婷指出，蓋亞是雲端資安專家，亦是台灣唯一通過CNCF認證的Kubernetes(K8s)與混合雲服務商與講師，可提供運算、加速及防禦等一站式雲端整合顧問服務。
綜觀蓋亞針對K8s、CI/CD提供的服務可謂齊全，像是基於專案管理、版本控制需求的GitLab；掃描開源碼漏洞的Synk；實現部署自動化的Terraform；防範外部入侵與DDoS攻擊的Imperva等。
全景軟體業務處副總經理陳俊良，也站台闡述全景的智慧工廠資安方案。其中身分認證部分涵蓋多因子認證、FIDO行動快速認證等重點方案。電子文件部分包含具線上簽署功能的電子簽名系統，適用於流程繁雜情境的電子證明文件系統。供應鏈安全方面則有簽章加密系統、電子識別證、安全連網電腦。
借助AI視覺，精準追蹤生產履歷
阿里雲智能國際產品解決方案架構師Rick Lin認為，AI不僅協助工廠解決Routine事務，還可帶來更大效益；例如組裝工廠可利用AI視覺檢測技術，辨識現場組裝行為是否合乎既定SOP。
阿里雲隸屬阿里巴巴集團，長年吸取不同業態經驗，輔以集團內達摩院的AI研究資源，故成為最能協助工廠邁向智慧化的公有雲平台。以視覺技術而論，阿里雲擅於一步步引導用戶憑藉少許樣本(100~200張照片)，快速訓練出逾九成準確率的模型，從而支持工廠巡檢識別、鋼管複檢、金屬加工表面缺陷檢測、鋰電池蓋板缺陷檢測、PCB表面缺陷檢測等應用場景。
企業更可進一步利用阿里雲的數據中台、智能決策中心、工業互聯網平台等解決方案，迅速強化數據處理核心，建置完善的生產履歷。
藉由5G裝置，加速智慧應用與遠端協作
皇鋒通訊銷售總監陳柏州說，現今大家熟悉的5G終端設備僅手機或NB，其實已有適用於工廠或巡檢用途的5G裝置。
由皇鋒代理的APAL自有品牌，已供應數款5G產品。例如採用高通X55晶片的5G MiFi，可轉出Wi-Fi信號，同時為最多30台設備提供連網服務，其帶有彩色觸控螢幕，供密碼輸入、設定管理之用。其次是全球首款跨裝置的5G行動網卡，具隨插即用、免設定、方便連線等優勢，且擁有獨家散熱技術及智慧風扇。
工廠設備以前靠Wi-Fi連網，現在若已建置5G專網，頻寬變大、延遲變低，再配合機器人或AGV連接5G Dongle，可望實現更精密的排程或動作設計。另可搭配內建智能系統的穿戴裝置，即時協助操作者排除問題，並驗證和紀錄解決過程，以降低錯誤率。
以智能監控為基底，落實企業減碳路徑
台塑網科技CIM事業群智能服務處專案顧問李建霖說，要做數位轉型，須從數位化、數據化起步，為後續品質預測、即時戰情看板打好基礎，接著才有依據實施控制，實現製程優化。
儘管坊間有不少儀表板方案，但台塑網可提供獨特的三位一體戰情看板，上層為企業總部看板，可宏觀檢視全集團所有廠區現狀。中間為生產廠戰情看板，呈現單一廠區的設備、產量、良率等狀況。底層為生產／保養課的看板，呈現更細部的資訊。
台塑網智能監控系統，涵蓋設備管理、生產管理、預測管理及能耗管理四大面向。其中能耗管理以ISO 50001為版型設計基礎，內含能源管理、碳排管理等重要模組，旨在協助企業落實減碳路徑與方案、達成淨零排放，迎合ESG浪潮。
善用軟體控制器，輕鬆推動各種工業應用
美商英特蒙(IntervalZero)台灣分公司亞太區業務與行銷副總裁洪育浩說，基本上每台設備皆有控制器，但英特蒙改變這個慣性，讓每台設備變成一支程式，意即只要用一台電腦，即可精準管控多項設備功能。
洪育浩指出，全球許多大廠都依賴英特蒙的RTX64即時作業系統，只因它可在Windows電腦上執行，但即使Windows OS當機、RTX64仍繼續運行，且具有百萬分之一秒的精準度。
KINGSTAR是基於RTX64的軟體自動化平台，亦是最自由、最經濟、最彈性的智慧控制平台，用戶只要利用標準工業電腦，便可同步執行運動控制、機器視覺、Soft PLC等眾多功能，使它們像是即插即用的App；且用戶無需懂EtherCAT，不必做設定，就能輕鬆啟用這些App、滿足IIoT應用需求，且省下30~60%硬體成本。
藉由一站式平台，加速開發Edge AI應用
超恩(Vecow)台灣區客戶經理范斯閔指出，Vecow於2018年加入樺漢集團，被賦予AI影像、EV／自駕車等新定位，順勢催生VHub平台，期盼藉由靈活的軟硬整合利基，協助企業解決Edge AI開發痛點。
VHub系列方案包含三大主軸。首先是機器視覺應用開發，一來利用內建逾200個預裝模型的AI Developer，協助企業快速執行PoC或小規模應用，二來透過AI Developer Premium方案，讓用戶加速完成影像標記、模型訓練、邏輯設定與驗證等歷程，完成應用的導入。
其次為容易安裝、快速導入的EMS能源管理方案，搭配非侵入安裝的無線鉤錶，完整收集耗能設備的用電情況，以利執行管控。再來是ROS Premium企業級AMR開發套件與平台，藉由一站式開發流程，讓企業快速開發、順利部署及輕鬆運行AMR。
導入DPM新觀念，促使OEE有效攀升
研杰科技總經理張振忠說，研杰於2021年成為PTC銷售與技術夥伴，期望運用PTC的Kepwre、ThingWorx、DPM等方案，幫助製造業實現數位轉型的第一哩路到最後一哩路。
Kepware為OT機器聯網平台，挾著龐大的設備連接數與資料處理量，可擔任OT與IT的單一溝通窗口。ThingWorx為物聯網應用軟體平台，可整合多種系統、資料與多種加值應用，讓企業數位轉型之路更順暢。
DPM為PTC與麥肯錫合力研發的數位化即時生產績效管理系統。對此PTC台灣IoT技術顧問呂家懷說明，OEE對製造業影響至鉅，OEE越高、資本回報率越高，但礙於一些盲點與假象，導致企業難以追求真實OEE；。此時可借助DPM時間損失管理概念，從設備可用時間範圍裡找出問題點，從而改善生產節拍並突破瓶頸，提振生產效率。
銳泰得力於a.c.e.Solution，生產力大躍進
銳泰精密工具產品部經理黃瑞慶表示，銳鼎科技隸屬銳泰集團，原為IT部門，負責推動銳泰的自動化與數位化，2013年成為獨立公司，致力系統整合、軟體開發方向，並於2021年起推動a.c.e.Solution。
為優化既有系統模組、並提升跨系統整合度，銳鼎開啟a.c.e.相關作業，以正確、方便、簡單為初衷，重構WIP在製品管理、QMS品質管理、EMS設備管理、WMS倉儲管理，且同步開發MST手動排程工具，以改善生產計劃與現場實際投產之間的差異。
a.c.e.透過內部核心的運作，調度各項模組之間的管理性資料。其中各項模組既可獨立運作、亦可整合串接，達成1+1>2效果；另可透過API或資料庫方式整合ERP等第三方系統，以獲取必要資訊。導入a.c.e.後，銳泰的稼動率提升25%，準時達交率提升50%，異常處理成本下降32%，並可隨時掌握即時的生產資訊、機台狀況，可謂成效卓著。
