善用ICT靈活配置資源 打造C2B客製化生產模式
- DIGITIMES企劃
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眾所周知，過往台灣製造業之所以崛起，乃是奠基於有效率實踐量產經濟所致，挾大量生產、便宜銷售而形塑經濟規模，從而將不具競爭力的對手逼至市場邊緣；惟近年消費者意識抬頭，市場風潮變動快速，使「少量多樣」、「即時交貨」的客製化生產模式躍為王道，連帶迫使製造業必須轉型升級。
時至今日，工業4.0已躍為產、官、學、研跨界一致關注的熱門課題。回顧工業4.0這個詞彙之源起，乃是在2011年漢諾威工業博覽會首度提出，其奠基於德國政府所擬定的高科技戰略計畫，意在驅使製造業運用ICT技術提升能量，進而打造出深具適應性、資源運用效率及人因工程學基因等特質，全面智慧自動化的智慧工廠，甚至進一步藉由重新建構供應鏈、商業模式與服務流程，據以挖掘到更多新的商業夥伴以及新的客戶。
事實上，大約從1969年揭開序幕的工業3.0時代，當時便已觸發製造業的重大變革，其訴諸電子設備及資訊技術的運用，以實現增進工業製造的自動化，首次為製造業融入電腦數位化、網路化等嶄新元素。
至於如今被喊得震天價響的工業4.0，則以虛實整合系統(Cyber-Physical System；CPS)為關鍵核心，其為一套結合電腦運算、感測器與致動裝置的整合控制系統，藉由新一代網路技術鏈結各項機台設備、數位系統，透過這些物件彼此之間的溝通與交互作用，達到無縫整合物理與虛擬世界的妙效。
藉由CPS的穿針引線，使得大量運算與通訊等能量帶入實體生產系統，讓原本僅會依照既定排程、工單、製令，而按部就班行事的生產線或工廠，開始被賦予即時感知、動態控制等全新能力，同時亦可提供智慧型即時訊息服務，並且形塑了以數據分析為基礎概念的先進製造模式。
以CPPS為軸心 彈性改變機器作業能力
環顧工業4.0箇中內涵，除了前述所指的CPS外，尚有其餘重要元素，包括了大數據、智慧機器人(IR)與智慧機械(IM)等現今已備受討論的項目，除此之外還有幾個不容忽略的重點。
其一是工業虛擬化？自動化，在工業4.0時代，每當建置新工廠、或在既有廠區生產新產品之際，業者可透過虛擬工廠或產品，進行實際量產的事前準備，換言之，只要任何一個流程預先在虛擬環境中經由模擬驗證後確認無誤，便意謂最終的解決方案已然妥當就緒，包括相關軟體、參數、數值矩陣，都將一一上傳至控制量產的實體機器，此即所謂的虛擬工廠概念。
另值得一提，製造業不僅可善用虛擬工廠來優化生產設計，甚至可藉由其中蘊含的3D技術，將工人與機器的互動予以視覺化，藉以增進生產效率，也連帶提高工業安全。
其二是IT系統。在工業4.0時代，IT系統儼然成為生產系統的核心，其多方援引雲端運算、行動化、大數據等技術，確使其所涵蓋的子系統、處理流程、各種功能模組，乃至與供應商、客戶之間的網路連線，都較以往更加緊密串聯；而在工廠裡頭，IT系統會依循明確的標準規範，將軟硬體、儲存設備及週邊系統整合成為「智慧整合感控生產系統」(Cyber-Physical Production Systems；CPPS)，其具備即時控制能力，可按照產品特性，據此與製程設備的感測元件進行互動，繼而伴隨不同類型的生產製程，彈性變更機器作業程式，使生產製程得以迅速調整完畢，不致因為製程變動而釀成停機，可有效維持整體設備的可用性，大幅提升生產效率。
也就是說，主要含括自動交換訊息、觸發動作、交互自動化控制的智慧型機械、儲存系統與生產設備的CPPS，無疑是促使工廠或生產線彈性變換作業能力的關鍵所在，因此不少倡議工業4.0的業者，之所以藉由AOI？ATE？視覺測試訴諸全面自動量測，為的正是對於機器手臂或機械設備執行細微的校準調整，以便於隨時能夠因應訂單的改變，終至迎合「消費者對廠商」(Customer to Business；C2B)商業模式，意即環繞於最終客戶需求，藉以推動少量多樣的客製化生產與銷售活動。
綜上所述，所謂的C2B，與過去製造業擅長的B2C商業模式著實大相逕庭，只因B2C所象徵的主要意涵，係指標準性產品的大量生產與銷售。而C2B之所以能夠付諸實踐，乃是隨著網路技術的成熟普及，輔以物聯網崛起，帶動電腦、自動化、通訊等不同技術領域的融合，使相關技術得以灌注到整個生產線與供應鏈，進而讓強調彈性生產、無庫存生產特色的C2B模式成形。
業者認為，製造企業若欲成功推動C2B模式，必須充分善用藉由生產流程所採集到的大數據加以分析，以利內部產品開發及行銷團隊，得以精準掌握客戶需求脈動。
減少換線過程中浪費 從容因應C2B生產模式
持平而論，以往製造業所談論的自動化，幾乎完全指向大批量生產，唯有如此始可帶來高效率、高產量、低成本等多重效益，如果針對少量多樣化生產需求進行自動化投資，往往被視為完全不符合經濟規模，效益較低且投資回收慢，堪稱不可能的任務；既然如此，也難免讓人納悶，如何才能成功打造出符合工業4.0精神的少量多樣自動化環境？
對此某機械業者分析，意欲實現上述目標，即需針對少量多樣自動化的兩大優點(換線速度快、生產彈性高)，把一些可能導致這些優點豬羊變色的不利因素加以排除。舉例而言，論及目前加工廠的單機生產模式換線程序，第一步需要先完成夾治具的校直、固定、座標基準等等設定，緊接著執行刀具更換、刀長設定、搪刀調整、確認刀具號與刀套位置等各種攸關於刀具的設定，再來輸入作業程式，經由首個工件試加工無誤，才能視為換線完成，而每次換線過程所需時，快則半小時，慢則2？3個小時。
顯而易見的，進入C2B少量多樣生產模式，換線頻率勢必水漲船高，此時如果還有諸如客戶抽單、插單等突發事故來攪亂一池春水，必然會讓換線與折損利潤兩者間劃上等號，意即換線次數愈多，利潤就愈薄，因而使得加工廠對於少量多樣生產趨勢備感惶恐。
欲解決上述癥結，即需設法驅使換線停機間大幅縮短，並顯著提高機台設備的稼動率，而要想如願實現這個目標，則必須滿足一些前提要件，其中最重要的項目，便是必須詳加記錄整個換線現況的過程與時間，以作為優化換線流程、創造全新換線作業標準的依據，如此一來，便可望藉由不斷的檢討與討論，找出能夠實現工具標準化的契機，並確保工具、人員、流程記錄表、原材料、墊片、規尺等所有物件，皆能在正確時間被置放於正確的位置，進而可藉助效率更佳的平行作業、工具尺寸統一、螺釘頭尺寸統一，乃至改良設定以避免費時調試等種種變革，有效排除換線過程當中的浪費因子。
曾有業者闡述一個饒富意義的哲理，直指快速換線絕非技術議題，而是思維議題，成功關鍵取決於人的觀念與態度，因此建議製造業宜先從推動教育訓練開始著手，再循序讓同仁明瞭快速換線作業的運作技巧，如此便可優先針對單一或少數示範線推動快速換線作業，待彰顯成效後再逐步擴展至全廠。
當然，將原本工廠以生產線為最小單位的配置模式，改以單一機台為最小單元，即可透過此一「模組化工廠」型式，靈活配置生產資源，如此亦有助於降低換線成本。
