掌握「過去」、「現在」、「未來」 綠色製造正當道

科技快速發展，工廠綠色智慧化的議題也成顯學，強調「綠建築」與「清潔生產」也成自動化廠商重視的課題。圖：ABB提供

近年環境議題當道，「綠色製造」成為顯學。從廠房到產線，所謂的「綠色規劃」已成為智慧工廠發展的未來趨勢，透過系統性解決減碳、節能到環境保護等相關議題之解決方案，已成重點，值得注意。

話題可以從Apple開始聊起。根據路透社報導，Apple於2018年4月宣布，已實現10年前定下的目標，讓全球所有設施100%採用可再生能源供電。自2015年以來，Apple 開始推動其直接合作的企業將清潔能源用於Apple產品生產中；2019年中已有44家公司加入了該計畫，其中包括富士康和台積電等重點合作企業。包括Google與 Apple等品牌均宣誓加入「綠色製造」行列，可見環境議題的確成為製造業高度重視的重要議題。

能源耗竭、氣候變遷、生態資源枯竭，再加上環境污染等問題，已讓全球重新開始面對艱辛的挑戰，2018年世界自然基金會(World Wildlife Fund；WWF)就表示，2018年8月1日人類已用掉2018年地球供人類一年份的樹、水、土地、漁貨等資源量，而釋放的碳排放，也已超出海洋與森林所能負荷且吸收的量，這種「寅吃卯糧」狀況，從1970年代開始急速加劇，2018年已在「進步」到半年吃光地球資源的新高，顯示資源面臨過度使用的極端浩劫。

為了因應這個極端狀況，各國政府與國際組織紛紛採取各類對策，亦衍生出全球標準規範，從京都議定書、ISO14064系列等標準，到碳權的規範與買賣、歐盟排放交易制度及碳中和、碳足跡追蹤等相關技術，不一而足。

「綠色製造」在此趨勢下成為顯學，當然，以製造業起家的台灣企業，也多已開始透過綠化的資訊工作環境等方式，以最具經濟效益的方式，部署所需之資訊系統架構，設法讓工廠從代工型態的營運模式，透過智慧系統解決方案的加持，轉型為綠色工廠。

台灣政府也透過政策支持產業推動節能減碳，逐步朝向產業綠化與建立綠色產業，經濟部工業局依「行政院智慧綠建築推動方案」，在2012年就已建立綠色工廠標章制度，受理工廠標章申請。所謂的「綠色工廠標章」資格，需同時符合硬體及軟體兩層面之綠色規格—在硬體部份，廠房建築物需取得內政部綠建築標章，而在軟體部份，生產營運管理必須以「清潔生產」為標的，進行系統優化設計。

建築與產線  都是綠色化重點

所謂「清潔生產」，基本定義在於產品從設計、製程、廢水及廢棄物減量、包裝、運輸直到資源回收的全生命週期，都必須「對環境友善」，並尋求最少資源的最大效能，從此延伸這個概念到「綠色採購」、「綠色製程」以至於「綠色貿易」等一連串綿密並層層節制的整體系統來規劃落實。

早期所謂的製程清潔化，主要的實踐單位以IT部門為主。這個部分的規劃主力在「節能」與「效率化」，其中包括整併主機、減少機房空間、主機虛擬化等，但事實上，傳統針對IT部門進行綠色製程的開發，對製造業而言並不切實際，主因在於製造業中，IT部門消耗的能源成本，佔機關總能耗的比例其實並不高，而過去對高科技的想像多在資料端，這樣的思維其實有些設限。

對於工廠能耗的問題解決規劃，以製造業IT部門的角度來看仍以「支援」為主，它存在主要目的應屬於「監控」角色。IT團隊除了與設備管理團隊建立良好的合作關係，以便部署相關管理軟、硬體，更要對工廠的供水、照明設施和空調裝置等設備進行即時監測和控制，綠色智慧工廠的形象，才能完全落實。

這個部分，其實是「清潔生產」與「綠建築」合而為一的具體思維。以製造端的水資源監控為例，其最大消耗之處多是空調冷卻系統的冷卻水，利用更有效的方法(包括溫度監控與通風設定)來規劃空調設備之使用，甚至將工廠原始設計就帶入綠建築思維，像是收集屋頂雨水儲存於蓄水池供冷卻系統使用，也是節省水資源的方式之一。

除了建築本身的調整之外，也可透過製程清潔化建構清潔生產以達成環保目標，這主要的原則是從產品生產週期觀點出發，從原物料、製造、使用、運輸及廢棄等5大階段進行碳足跡盤查，將製程中直接與間接所產生的二氧化碳排放量與資源耗損狀況進行整體性的統計。

台灣的確在此有些成功案例，以友達光電為例，近年來在智慧廠房上持續投入能源最佳化方案的研擬設計，包括「數位電表與水表」等創新電子化管理平台強化管理水電使用效率，或是依據機台不同需求，設計雙壓力的壓縮空氣系統，每年將可比單壓系統省下約4,000萬度電。

但即便如此，綠色製程的推廣之路仍是充滿阻力，像是許多企業雖然都將電腦電源管理保持為省電裝置，但內政部營建署資訊室就指出，約70%的員工會把這項設置關閉，顯示另一層面的「教育」仍待加強。

產線生命週期監控  有其必要

另一方面，當然要達成「全面綠色化」的目標，「可視化」是最重要的因素之一，尤其在系統維護的監測上，更是重要指標。雖然一般的認知中認為，系統維護雖然不是產品製造的主軸，但在綠色製程上，可說是是重要的一環，因為設備故障的突然發生，系統的維護成本勢必增加，更會影響企業的生產效率，加上料件的損失及破壞，不但造成成本提升，更因此降低效能，也造成環境的負擔。

即使自動化已發展多年的美國也無法避免，每年有高達2,000億美元的費用，用於臨時維修設備的維護成本，顯示設備的故障已經不能當成偶發事件看待，許多隱藏性的因素因長期累積問題，造成系統臨時故障，所以必須透過隨時監控機台的性能，當系統中某些參數顯示系統性能已「不正常」時發出警示，透過這些資訊在設備故障前進行維修的「預知診斷」，已成為智慧工廠系統的重要功能設計之一。

預知診斷目前已實際應用在工廠製程，藉由分析實際生產線上設備的不正常數據，透過客製化的系統監控機台「健康狀況」，並與遠端的維護與零件控管系統連線，讓生產設備減少「意外」使產能最大化。

包括類SCADA等系統的透過「資料蒐集」及「分析」生產設備的「生命因子」，降低設備當機機率，並減少廢料、降低備料成本，整合「即時」的監視控制與歷史資料的蒐集與分析，在系統維護上扮演了重要的角色。

所謂監控「生命因子」的設計規劃，是透過分析機台過去生命週期，以掌握設備損壞或當機的先期訊號，當設備再次發出類似的訊息時，監控系統就可以先期警示控制者與管理者，讓人的角色可以直接介入排除；當然，除了即時排除問題，系統亦可針對現況與歷史紀錄，來分析機台的狀況以瞭解機台系統過去發生的問題，並規劃改善計畫。

以系統監控觀點出發，從廠房、產線到機台與產品，綠色思維遍佈整個產品製造與生命週期，透過智慧系統可視化監控的層層把關，加上後端對於系統的「過去」、「現在」與「未來」充分掌握，綠色且智慧的製造思為所建構出的工廠與企業，才是邁向未來的最精準保證。