製造智慧化時代來臨 設備變聰明了
- 林稼弘
-
製造智慧化是這幾年提出的新概念，但與製造自動化相較，這兩者有何不同呢？
舉例來說，在食品工廠內，包裝機將餅乾逐包裝袋後，以往必須藉由流水線上的工作人員用眼睛檢驗包裝上的圖案是否正確，後來機器視覺和機器手臂取代了人的眼和手，只要掃描到圖案不正確，就會自動將瑕疵品從流水線上剔除，這就是自動化；再後來，機器視覺和機器手臂的所有動作都會被記錄起來，每天產生報表，讓管理者可以看到每天的產線良率，同時當設備運作到一定程度，也會在報表上告知該進場維修，這就是智慧化。
簡單來說，自動化與智慧化最大的差異，就是在平台整合與軟硬體共同發展，讓工廠精確地管理原料、製程及產品，達到降低成本與提升效能兩個目標，製造的智慧化，讓製程更加精確，同時也讓工廠自動化再進化，轉型成為「智慧工廠」。
內外因素 刺激製造系統提升
「智慧工廠」概念的浮現，可以從內外兩個層面來看。在內部層面，自動化技術成熟已久，就硬體技術來看，其實市場上各業者的差距不大，為了提升競爭力，提升產品附加價值就成為必要策略之一。外部層面，則來自於用戶端的需求。近年來，製造業面臨的競爭日趨激烈，消費者的胃口瞬息萬變，造成產品生命週期愈來愈短，客製化產品日趨多樣，製造成本亦跟著難以控制。此外，更加複雜的其他因素變項，使得廠商必須隨時面對不穩定的訂單、少量多樣的生產、生產良率的控制，以及備料庫存壓力等相關問題，從中尋求一個能夠同時提升生產力及競爭力的關鍵策略，成為廠商有志一同的方向。
「智慧工廠」的發展，為廠商提出了新的方向，包括清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線上人工的干預、即時正確地蒐集生產線數據，以及合理的生產計畫編排與生產進度等，都是業者提升競爭力及生產力所必須掌握的關鍵項目。
從製程到製造 工廠智慧化三層面
目前「智慧工廠」概念仍眾說紛紜，如果就研華的產品布局來看，仍可歸納出一個共通定義，新概念工廠「智慧化」，主要可以包含「製程管控可視化」、「系統監管全方位」及「製造綠色化」三層面。
從「製程管控可視化」來看，由於智慧工廠高度的整合性，在產品製程上，包括原料管控及流程，均可直接即時展示於控制者眼前，讓控制者得以全盤掌握製程的現況，同時系統機具的現況亦可即時掌握，讓控制者得以在控管製程的同時，減少因系統故障造成偏差。而製程中的相關數據均可保留在資料庫中，讓管理者得以有完整資訊進行後續規劃，也可以依生產線系統的現況規劃機具的維護；也因為資訊的整合，可據此建立產品製造的「智慧組合」。
至於「系統監管全方位」，也就是物聯網概念，讓製造設備都具有感知能力，以感測器做連結，系統可進行識別、分析、推理、決策、以及控制功能；這類製造裝備，可以說是先進製造技術、資訊技術和智慧技術的深度結合。
當然此類系統，絕對不僅只是在工廠內安裝一個軟體系統而已，主要是透過系統平台「累積知識」的能力，來建立設備資訊及反饋的資料庫。這不但可掌握產品完成之時程，亦可提供更進一步服務，從訂單開始，到產品製造完成、入庫的生產製程資訊，都可以在資料庫中一目了然；此外，在遇到製程異常的狀況，控制者亦可更為迅速反應，以促進更有效的工廠運轉與生產。
在「製造綠色化」方面，除了在製造上利用環保材料、留意污染等問題，並與上下游廠商間，從資源、材料、設計、製造、廢棄物回收到再利用處理，以形成綠色產品生命週期管理的循環，更可透過綠色ICT的加值應用，延伸至綠色供應鏈的協同管理、綠色製程管理與智慧環境監控等，協助上下游廠商與客戶之間共同創造符合環保的綠色產品。
三大系統 架構智慧工廠
智慧工廠早期多注重在「製程」的智慧化，這主要是來自於高科技產業的快速發展；透過電腦平台系統，直接監控機台及生產線，適合應用在較為精密的產業上；此外像是半導體晶片等相關製程，多需要在極度潔淨的無塵環境工作，「人」的變因反而有可能造成產品製程複雜化，因此「自動化」乃至於「智慧製造」成為這類高科技廠商的最佳選擇。
從系統架構來看，智慧製造可以將整個系統分為「全方位製造系統」、「可重組智慧系統」以及「智慧化維護系統」三個組合。毫無疑問，智慧製造的確是自動化的未來發展方向，在製造過程的各個環節，幾乎都可廣泛應用人工智慧技術，像是專家系統可以用於工程設計、工藝過程設計、生產調度，以及故障診斷等技術；亦可將神經網路和模糊控制技術等先進技術，應用於產品配方、生產調度等流程，實現製程智慧化。 (本文由My Advantech no.22提供，林稼弘整理)
