邁向3D布局—創建數位化智慧工廠

歐特克股份有限公司資深技術經理蔡進忠。

歐特克(Autodesk)股份有限公司資深技術經理蔡進忠先生，針對熱門的智慧工廠議題，分享解析如何「邁向3D布局—創建數位化智慧工廠」。開場白時提及台灣寸土寸金，工廠的生產線都是層層疊疊的交錯排佈，因此以2D布局方式來表達產線規劃並不容易。

根據市調及客戶實地拜訪，現實中業界仍有70%以上的產線僅用2D布局。業者不願升級3D的主要原因有二：一是傳統上認為大型產線以3D布局方式可能會非常慢且麻煩。二是資深的工廠規劃人員擔心3D布局不易學習，可能用不好。

今日的產業趨勢，已朝向數位化構建規劃產線。根據CIMdata在2009年的市場分析報告中指出，數位工廠已獲高度認同，而且許多具前瞻性的企業已經開始投入。但是當時的數位工廠設計軟體都非常複雜且昂貴，只有大型企業才負擔得起。

有鑑於此，Autodesk在2010年推出平民化價位的工廠設計套件。這是一套以AutoCAD為基礎的3D升級套件，讓用戶以2D布局無縫銜接3D工廠規劃，輕鬆邁進數位化智慧工廠。

2D布局遇瓶頸  3D布局可完善

傳統的2D工廠設計，可能忽略許多空間問題。例如不易呈現產線中設備層層疊疊的規劃，而且容易疏忽設備在空間上的交錯。設計當時可能不覺得有問題，但在產線實際佈建時，才發現設備間互相佔位，導致施工上的困難。例如可能某些設備位置上有較低的天花板或管線佔位，導致設備或管路必須移位變更設計。

提案時，除非客戶或高層主管對工廠產線非常有經驗，否則以2D傳統的布局方式，不易清楚解說生產線的運作細節。此時，若競爭對手以更直觀的3D方式提案，這樣就讓您的提案落於下風。而且2D布局不容易考慮到全方位，因此有可能導致規劃與佈建實作有落差，讓您輕忽許多的隱形成本。

傳統的2D布局方案需要較深的實作經驗才能理解，不如3D布局的直覺性。通過Autodesk的數位工廠方案，只要3個步驟，讓您的產線規劃輕鬆邁向3D。首先同樣以您慣用的2D布局方式來規劃廠房的牆、柱、門、窗、地板等工廠建物。

接著以堆疊積木的方式來排佈產線上所需的設備、生產動線。最後切入數位工廠模擬，讓您走進產線進行虛擬參觀。用戶可以如同玩3D遊戲一般來參觀自己剛布局好的生產線。

透過上述3個步驟，可以用更直覺的方式構建、展現3D產線，讓業主？主管？施工人員們都能清楚產線的整體規劃，避免2D布局需要額外的說明溝通。傳統的作法都是產線布建後實拍生產細節動畫，但攝影機無法拍攝還不存在的產線。數位工廠能夠以動畫來呈現提案，在產線還沒實際佈建前就可以模擬出生產過程細節，更容易獲得業主或客戶的認同，進而順利地爭取到預算或訂單。

3D布局真厲害  實作流程秀出來

為了更深入、有系統的介紹數位化智慧工廠的功能，簡報中以實際的影片播放來解釋運用3D布局在實作流程上的每個環節。首先在產線前期規劃時，可以2D方式進行產線平衡及物流動線分析。

此時可依產品(PQRST)規劃所需工站、工序、工時創建製程，然後微調各工站的作業方式與工時，接著啟動產線平衡分析模擬，然後找出並解決生產瓶頸。接下來實際在AutoCAD中排佈所需的生產工站、找出最佳的物流動線及最低的運輸成本。

接著進行二維布局，用戶可將常用的產線模組建成範本以便套用加速布局。首先將場地清空，套用既有的產線範本或新建微調產線，用戶可以在慣用的2D上完成產線排佈，按下同步至3D，系統就會自動完成新產線的3D布局。

接著進入三維建模，用戶可以如堆積木般以拖曳的方式排佈3D設備，而且每個設備都具有自動貼附、延伸、自動參考對齊的功能。Autodesk的數位工廠可以支援直接導入Pro/E、UGNX、SWX所建的設備模型，而且每個設備都有標籤可以連接物聯網，通過點擊標籤也可連接至資產管理系統。如果用戶只想修改既有的產線，可以透過雷射掃描？逆向建模來建立產線的點雲模型，然後根據需求來新增設備或修改產線。

完成3D模型後即可建構有如身歷其境的數位工廠，可以進行設備與產線間干涉檢查，甚至能夠以4D模擬產線建造時序，整合微軟Project(3D+時間軸)來表達產線的佈建過程。再來可透過擬真渲染動畫呈現提案，以照片級的品質呈現產線的願景。您也可以製作動畫提案以微電影方式呈現數位工廠的運作實況，讓提案更加分。

數位工廠還可以進一步結合熱流模擬分析，來規劃恆溫工廠，或是利用煙霧迷漫分析，來規劃安全逃生路線，以及通過日照模擬分析，以規劃節能工廠。整體而言，歐特克的數位工廠解決方案，具備最平的投資成本、最佳的圖資利用、最炫的動畫提案、最優的安全節能等特色，有利於工業工程師？工廠規劃顧問們規劃建構出最佳的3D數位化智慧工廠！