被國內精密機械業者視為最高競技舞台的2017年台北國際工具機展(TIMTOS),在3月初盛大登場,今年該展展示主題為「工業4.0+、智慧生產」,希望結合台灣資通訊優勢,加速邁向智慧製造、建立台灣工具台中 海鮮吃到飽機產業的差異化。



智慧製造引領製造業轉型已勢在必行。「智慧製造」,是指結合科技、知識、資訊及人們的巧烤肉食材 豐原思與創意,發展與應用製造智慧,相較於傳統製造體系中,擷取、記錄、分析資料等過程多半仰賴人工執行,花費長時間才能累積知識與智慧,現在借助多種感測與ICT技術、物聯網、雲端、巨量資料分析等,智慧製造應用方案能更有效的協助企業。

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尤其對製造領域企業來說,發展與應用智慧製造是為了持續滿足客戶需求與提高本身的競爭力。企業競爭力強化過程可分為3階段:第1階段是工廠與企業間的資料整合,提高生產效率、降低成本,並增進生產過程的安全性與降低對環境的影響,進入到第2階段,是藉由生產最佳化建立製造智慧,透過電腦模擬與製程模型,創造可靠的製造智慧,以滿足客製化、多變化、快速化等需求,而第3階段則可透過製造智慧建立獨特競爭優勢,在製程與產品上增加創新能力。自德國率先提出工業4.0後,在國際上引起巨大回響,大廠如博世、思科等,已經投入物聯網智慧工廠策略。其中,博世力士樂(Bosch Rexroth,屬博世集團)在2016年漢諾威工業展展出模組化生產系統,採用模組式箱型工作站架構,讓製造企業能依據需求快速建立具備製造、檢測、組裝(自動與人工)的彈性化生產線。此外,博世力士樂在漢堡工廠設置液壓閥智慧生產線,運用3種重要系統功能:生產訊息看板、RFID的生產控制及自適應性工作台,因此,在MES/ERP系統中的產線與產品狀態、庫存,能即時反應在生產訊息看板;產線管理人員也可透過生產訊息看板做產線調節、以RFID進行產品規格確認,使產線在生產程序上更具有彈性。此外,使用藍牙做為作業人員與工作台間的自動化資料連結,工作台會依據作業人員特性(身高、國籍)自動調整工作台面高度,面板顯示語言、字型大小與資訊內容,透過自適應性工作台應用,能增加人員工作效率及提高設備操作安全性。依博世分析,新智慧生產線能使整體生產力增加10%、庫存減少30%,並帶來多項具體效益:單一產線能處理的產品規格從原本3~5種增加到25種,原先需要6條生產線才能完成的產能,可由1條新產線取代,而因應產品規格變動的產線調整時間,則由原先的5~30分鐘縮減到近於0,零組件庫存由2天減少為1天,效率提升十分顯著。在實務上,智慧製造應用依照軟硬體整合的程度分為智慧工廠、虛擬工廠及數位工廠。智慧工廠為改善製造程序控制、最佳化來提高生產力。虛擬工廠則透過軟硬體與系統連結,管理分散在各地的製造基地與供應商,透過整合產品與服務來增加附加價值及提高供應鏈生產力。數位工廠則是透過虛擬製程設計軟體應用,在實際製造前就可透過軟體系統「看見」及「了解」產品,以提高設計生產力,縮短產品設計時程與開發成本。智慧製造生產體系的具體應用如下:■使用數位製造進行新產品設計,包括電腦輔助設計、分析、製造,快速原型製造(如3D列印原型機)、製程設計、模擬、分析與最佳化,過程中也會涉及知識庫建立、VR人機介面應用。西門子利用數位製造系統協助瑪莎拉蒂,將新車研發與量產準備時間由數年縮短至18個月。■大量使用智慧工具機、機器人與自動化設備,在零組件加工、檢測、模組與產品組裝,以及零組件、半成品、成品搬運,或是大型模具、夾治具更換等。工研院利用工業機器人與資訊系統,協助和成欣業將水五金工件研磨時間從傳統的10分鐘縮短至4分半,並獲得更穩定的品質。■使用感測元件來擷取資料、建立資料庫。在智慧工廠內的製造設備、周邊,甚至在零組件或產品中,使用感測元件來搜集資料、建立資料庫,再根據資料庫來支援製造執行系統運作。遠東精機研發智慧自動化汽車鋁圈生產線,可針對各種不同造型、規格的鋁輪圈進行混型生產,輪圈加工完成後可透過自動化虛擬量測系統與視覺量測系統,將各項關鍵尺寸精度即時以數位方式呈現,並將數據立即回饋至機台,進行下一個輪圈品質控管或刀具補正。■搭配智慧物流系統。智慧工廠在運作時還會配合智慧物流系統進行原物料、零組件與產品的運送。■運用巨量資料分析進行加值與創新。在製造過程中,透過物聯網連結資訊與製造設備,並透過雲端資料庫與運算、巨量資料分析以加值製造、創新商業模式。當性價比不再是台灣賴以建立市場競爭優勢的唯一策略時,如何從「為客戶創造價值」來重新思考技術、產品、系統與服務的發展方向,是台灣機械產業需要積極思考的重要議題。換言之,台灣製造企業需要規畫發展智慧製造解決方案的有效方法,並透過智慧製造應用來強化競爭力。對台灣機械產業而言,除了傳統的製造設備外,像智慧化與能夠人機共工的機器人、工業物聯網、雲端運算平台、巨量資料分析、機器學習、積層製造、擴增實境、網宇安全、數位設計與模擬等,都是協助下游客實現智慧製造的重要技術。因此,建議未來台灣機械產業持續在上述領域,進行研發與跨領域整合,並透過多元化創新商業模式拓展智慧機械的產業與經濟效益。(本文作者為工研院IEK機械與製造系統研究部經理)(工商時報)

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