智動化加數位資訊整合　完美實現智慧製造

論及智慧生產領域，蘊含詳細作業排程、派工、資料採集等重要功能的製造執行系統(MES)，堪稱最為關鍵的技術方案。來源：Seiki Systems

部份製造企業，誤以為只要達到生產自動化，即可算是功德圓滿，完全實踐工業4.0願景；殊不知停留在這一步，僅有助於有限度優化生產品質與效率，還不足以實現資源運用及生產效能的極大化，意欲走完最重要、也最精采的最後一哩路，就必須藉助資訊數位化、及大數據分析。

針對工業4.0，某一家知名的商用軟體廠商詮釋得很好，其認為企業營運是一持續精進與優化的歷程，而工業4.0代表企業能力提升與轉換的過程，終極目的是要大幅改善企業營運之交期承諾、生產效率與庫存水準等三大核心，透過工業4.0技術或手段達到更自動、更智能、更協同的境界。

在此前提下，對於製造企業主來說，迎向工業4.0目標，當前最重要的工作，便是重新審視經營缺口，據以思索如何規劃智慧製造發展之路，以期成就管理本質的績效與平衡，找到該企業與工業4.0的對接點，方能恰如其分引進正確的解決方案，幫助自己及早在工業4.0追逐戰之中，跨出漂亮的第一步。

不少製造企業往往忽略掉，工業4.0所訴諸的智慧製造，其實並不僅止於智慧工廠一環，還必須加上智慧生產，才算是克竟全功；依照表面字義觀之，智慧製造與智慧生產看似並無二致，但若細究兩者個別內涵，即不難端詳出彼此差異。

所謂智慧生產，乃是整個製造營運過程當中管理智慧化、資訊無縫串聯，其目的在於實現管理流程自動化，至於智慧工廠，則是透過現場機台設備的自動化與智動化，繼而與智慧生產串聯，以利將工廠內的訊息即時且透明地傳遞到智慧生產段，達到製造生產之調整、安排或優化。

僅實現設備自動化　並未達到工業4.0

具體而言，智慧工廠箇中蘊含三大精髓，除了較屬於中後段流程的品檢管理智慧化、倉儲搬運智慧化外，最大的重頭戲，無疑就落在生產設備智動化，而綜觀生產設備智動化主題，底下還包括了現場報工自動化、設備狀態透明化、生產狀態透明化、生產指示智動化、投料管理智慧化，及製程能力最佳化等不同細項。反觀智慧生產，除了涵蓋生產管理智慧化機能外，另外還涉及供應鏈管理智慧化、財務服務智慧化、資產管理智慧化、經營管理智慧化，以及產品開發智慧化。

有關智慧工廠領域，對應的技術方案需求，不外乎是控制器、資料採集器、感測器等主要項目；至於智慧生產，其間最為關鍵的技術方案便是製造執行系統(Manufacturing Execution System；MES)，該系統旨在滿足詳細作業排程、派工、資料採集等重大功能，而另一個也相當重要的技術方案則是ERP系統。

換言之，製造企業意欲提高製造現場的生產效能、強化訂單交付力，及增進庫存運轉效率，必須藉由智慧生產、智慧工廠雙管齊下，才可望得償所願，只靠設備自動化實現智慧工廠之單一途徑，尚不足以形成大局，也就是說，業者僅是讓機台設備具有感知連線能力，輔以良善的動線設計、流程整合，建立高度自動化的生產環境，還稱不上實現工業4.0，甚至以從無到有的整條工業4.0路徑而論，此時實現率才不過接近五成而已。

一家資訊服務業者強調，設備自動化之餘的下一個關鍵里程碑，無庸置疑就是資訊數位化，製造企業需將現場設備狀態、生產訊息及物流資訊持續傳遞至雲端，有效整合到MES、ERP等營運管理系統，好讓管理者能夠根據當下運作狀態，迅速剖析其間潛在瓶頸，從而針對供貨、投料、生產與交貨等眾多環節，立即實施不同的優化控制手段。

此外更進一步，即是訴諸大數據進階分析，發揮防微杜漸的預知功能，當系統依據過往累積的資料模型，判斷出不久後企業可能出現訂單交貨延宕、生產物料短缺等現象，便會立即發出告警訊息，俾使採購人員能夠緊急進料，而業務同仁也能緊急向客戶更正交期資訊，終至讓生管、採購、生產排程等過往耗時費工的人工作業，皆得以藉由智慧化流程的驅動而加速完成，一旦走到這一步，才能稱得上完整實踐工業4.0。

綜上所述，論及工業4.0，絕對不是一蹴可幾的簡單任務，而是橫跨操作技術(Operational Technology)、資訊技術(Information Technology)等雙重象限的浩大工程，必須底層製造現場監控，一路整合到上層資料採集分析，其間需要匯聚PLC、BC(Block Controller)、SCADA、MES、ERP等諸多整合服務能量，難度可謂不低。

藉由資訊數位化　助力實現客製化生產

業者指出，事實上，台灣製造業的韌性相當強，甚至在工業4.0話題還未發燒之前，針對生產自動化，便有著不錯的進展，進而對於生產效率的提升、生產品質的優化，產生顯而易見的助益；但即便如此，製造業者依然難以擺脫低毛利窘境，足見對的效率與品質，必須擺在對的產品型態上，才能獲得相得益彰之效，如果只是把大批量標準化產品做得又快又精，就結果論來看，並無助於提振營運績效。

那麼如何讓製造業脫胎換骨？就必須竭盡所能實現工業4.0精神，徹底達到生產客製化、庫存不積壓等遠大目標；只不過，倘若在一切條件未變的情況下，驟然實施客製化彈性生產，恐使得生產線陣腳大亂，未蒙其利反倒先受其害，讓原本已經偏低的利潤，被侵蝕得更低、甚至由正轉負，此時唯有憑藉資訊數位化，才能夠趨吉避凶。

透過上層的資訊管理系統與大數據分析平台聯袂運作，便可隨時依據訂單需求，由上而下調整生產排線、供應商交貨、生產數量，也能一併精準估算出明確的交期，確保所有生產資源皆可被有效利用，避免彼此干擾與排擠，以期靈活滿足千變萬化的生產需求。

更重要的，藉由這般運作機制，亦得以確保生產線能夠經常維持正常運行狀態。舉例來說，很多機台設備，其實都有服役期的上限，比方說加工機的刀具可切削次數為300萬，沖壓機可執行沖壓的次數約1萬，而鍋爐預熱加熱的累積時間為3,000小時，只要瀕臨極限值，這些機台設備的健康狀況可能急轉直下，隨時都可能出現Downtime，致令企業承受不可逆料的巨大損失，要想避免危機產生，別無他法，就是設法趕在機器出現異狀、但猶未終止運作之時，及早進行檢修保養。

至於實現預知保養的所需技術方案，當然在生產現場裝設各式感測器、資料採集器，是無可迴避的先決要務，以便將包括電力、溫度、濕度、碳排放、重力等資訊，整合到SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統，再由SCADA將相關訊息上傳到後台雲端資料中心執行分析，再由不同機台設備的細微運行狀態抽絲剝繭，察覺是否有偏離預設健康基準線的情況，如果有，便立即知會維修工程師，爭取時效排除潛在故障因子。

另值得一提的，透過MES管理系統，一方面可藉由持續不斷蒐集產線設備與機械手臂的生產參數、製程資料，以作為後續資料分析使用，據此優化調校機台設備與機械手臂，藉以提高產線產能，二方面也能透過MES無縫整合各個外部資訊系統，加速資訊傳遞與提高透明度，裨益企業落實虛擬工廠概念，意即善用IT技術針對設計、模擬、優化、測試、分析等所有必要的製造活動，進行徹底建模與模擬，預先洞悉機器人、模具或其他設備是否有設計盲點或是干涉衝突，以利及早修正弱點。