【新聞】推動智慧工廠 啟動三大核心變革

張貼者:2020年4月6日 下午8:12台灣精密工程學會   [ 已更新 2020年4月6日 下午8:13 ]
作者 工業技術研究院 機械與機電系統研究所 工業物聯網技術組 吳志平 博士/組長

(一)、變革代表工具改變──公司引進甚麼新工具?

工廠組成可以簡單分為三大部分:硬體、軟體、管理。硬體需要軟體控制,軟體、硬體需要人員執行,人員又需要以流程與組織進行管理;管理則必須透過軟體與硬體的完善,三個面向環環相扣、交互影響,牽一髮而動三相。所以當工廠要邁入智慧化時,就不是只有設備需要自動化,軟體的數據流也必須自動化,管理則須透過軟/硬體產生自動化的功能。以實例而言,設備當機可透過手機即時通知人員進行處理,自動通知生管重新排程,自動通知製造變更生產程序,自動通知業務跟客戶變更交期,自動通知設備商請求支援,自動通知主管掌握整體訊息…等。

智慧工廠的導入,代表硬體+軟體+管理的同時升級與變革,只是順序或重點依各家公司狀況而有所不同。在此特別強調,工具改變是變革的核心,若工具沒有改變,工廠僅止於漸進式的改善、優化,不能稱之為變革;通訊的變革是有線變無線,交通工具的變革是馬車變汽車,消費支付的變革是紙鈔變信用卡,進而演變為手機支付;一旦工具改變,變革自然發生。

硬體的變革,主要是設備與檢驗方式的自動化,依當前的技術發展,只要願意投資,都可以達成目標,雖然要砸錢,但效益容易評估,老闆眼見為憑,投資意願也就高。硬體變革的成敗關鍵在於系統整合,由於傳產的差異性太大,設備標準、通訊標準、載具標準都無法統一,同樣是製鞋,工序、道次、設備、方法、材料可能全然不同,造成資源無法集中,進化腳步緩慢。

硬體變革短時間可以見效,軟體變革則很難立竿見影,因此最令老闆頭痛。大部份由於企業領導人不了解,加上效益不明顯也不容易評估,花的時間也最久,導致老闆躊躇不前。甚至於公司導入ERP算清楚帳目後,老闆就誤以為工廠管理已經上軌道,也以為有了ERP報工就是生產管理,結果只能把當月的帳算清楚,搞不清楚哪些產品賺錢賠錢,搞不清楚哪張訂單賺多賺少,這不能算把工廠管理好。目前情況是經營階層的數位領導力不足,無法決斷系統到底可以解決哪些問題,生產管理主幹的MES系統在傳產的普及率非常低,導致生產效率提升緩慢。軟體變革要求數據、資料的整合:包括結構化與非結構化、內部與外部、不同資料庫、置放於EXCEL、圖檔、影片、聲音檔等等,整合困難重重。關鍵在於,必須有一位值得信賴的專業人士為企業做診斷,並提供最佳的建議。否則,這永遠是最困難的第一步。

至於管理變革的癥結在於人心、文化的整合,凡是涉及到人的問題,總是千絲萬縷,需要考慮得最多,也最為複雜。比如說工資高低的拿捏、工作量的分配、早晚班的配置,由於涉及員工權益,彼此之間容易產生計較;如何要求績效兼顧公平,如何擘畫願景兼顧務實,常常是兩難。

所幸,藉由專業資訊,我們可吸取全球成敗案例,例如:柯達為何一夕破產、Nokia為何一朝傾頹、Apple歷經幾番起伏、阿里巴巴如何乘勢崛起,經典案例值得借鏡。管理大師也整理出許多工具、組織變革的阿米巴組織、績效變革的敏捷宣言、資料變革的數位思維等,訊息工具變革的行動管理,只有大破大立的採用新工具,只有硬體+軟體+管理的變革,才有機會達到革命性的脫胎換骨,達成智慧工廠的目標。

(二)、三大核心變革──公司自動化的想像

當硬體+軟體+管理三個面向開始發生變革,但變革的具體樣態又是甚麼? 可以簡單總結成兩句話【從自動化落地開始,再到智慧化應用的實踐】,也就是分兩階段完成智慧工廠。從第一階段的自動化,再到第二階段的智慧化,大家可能比較難以想像智慧化的模樣,後續會多舉例闡釋,本文重點就以自動化來說明。我們這裡所提出的自動化概念,不再侷限於設備或機器人,而是廣義的自動化,包含資料流的自動化、管理的自動化。

設備自動化,不全然是把設備進行無人的全自動,成功的關鍵是善用【人】,把人的智慧融入工廠之中,而非將無人工廠或關燈工廠當作主要目標。所謂的人的智慧,就是員工在現場作業變動時可隨著情境動態調整,也是少量多樣或柔性生產的重要關鍵,就像哈雷機車讓消費者自行設計擁有個人特色的機車,此時由【人】主導的裝配生產線是機器人難以取代,因為要把每個不同的機車踏板,依正確的順序放在正確的位置讓機器人拿取,就需搭配自動化的廠內物流輸送體系,否則只是依靠人將踏板放在現場正確的位置,再讓機器人組裝,將變成沒有意義的工作;要創建如此複雜與龐大的物流體系,投資成本的回收可能遙遙無期,所以如何建構符合需求與性價比的智慧工廠才是老闆重要的課題。

一般而言,自動化的單元可包含物流、倉儲、生產、設備、量測、廠務…等,首要考量是選擇適當的工具,如機器人或自動化機構、履帶還是皮帶、條碼還是RFID,最關鍵也是很多人忽略的是【產品載具】,工廠內常因為產品體積的大小、產品特性的不同(塑膠、金屬、陶瓷)、產品形式的不同(液態、粉末、塊材)導致載具多樣又混亂,跨單元自動化的關鍵就是統一載具,然後對載具進行編號管理,再讓載具變成物聯網之一,說來簡單,卻需要相當多的現場實務與對工具的深入了解。

資料流自動化,這個概念本人已經推廣多年,其基本原則就是讓原本的手工紀錄,變成自動紀錄,避免人為的干預造成錯誤。以某鋼鐵廠為例,他們已經開發出一套可以自動辨識客戶由Email寄來的訂單,含所附的檔案(如pdf),將Email訂單直接轉換成ERP訂單,再由業助進行二次確認,大幅減少業務的人力與人為輸入錯誤的機率,也提高客戶的滿意度與公司併購後系統整合的速度。

工廠內資料流整合的面向包含兩個,其一,由底層的設備資料收集到上層的ERP財務數據,這中間串流的數據轉換非常多,從PLC到資料收集器,到設備視覺化展示的SCADA,到MES、APS/PLM,再到ERP,以往每層系統都由不同的公司開發,現在談工業4.0,整合就成了顯學和趨勢。SAP從ERP往下整合到PLC,西門子則從PLC底層往上整合到MES,各有各的特色與專長,但目的都是一樣,打通工廠資料流的任督二脈。

其二,是橫向的整合,設備與設備、設備與AGV、生產線與生產線、生產線與庫房、庫房與物流、生產線與廠務等;以設備與設備的整合為例,就牽涉到不同的PLC,不同的輸出接口,不同廠牌的控制器,不同的通訊協定,若要整合就需要將這些控制設備的大腦進行盤點與升級,分層次、分系統、分階段逐步完善。花錢也要花心力。

管理自動化,這是本人近來大力提倡的簡單概念,更加容易理解智慧工廠中【管理】應該演化的方向,也是從自動化到智慧化。管理自動化的基礎就是資料流自動化,而資料流提供管理支持的兩大主軸,則是【報表與流程】,報表是給管理者做好管理的數據依據,流程是建構公司內分層/分角色的組織管理網絡。糟糕的是,以往這兩個功能都是各種系統內建的基本模組,導致要看不同的報表(如財務資金、設備效能),需要到不同的系統,要提不同的申請單(如請假單、採購單),需要輸入不同的密碼,這些都是造成管理效能低落的原因之一。

管理自動化的前期,應先導入這兩個系統,報表系統目前已經進化到資訊即時化、跨系統資料庫的駕駛艙或戰情中心。若要做到資料的一致性與即時性,首先,主管要擺脫對EXCEL的依賴,選擇開放性佳、容易整合的平台工具;而流程則有多種的OA系統可供選擇,特性是需要擁有整合其他系統流程的能力、多層多角色的權限管理、可彈性的流程設定等。整體而言,管理要能做到自動化,需要達成幾個功能,如自動警示、自動提醒、行動管理、即時戰情、數據一致、自動分析,重點是管理不再依據直覺與經驗判斷,而是基於數據的管理精神,依照數據的結果進行討論,協助決策。


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