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科技專案成果

以全國產之軟硬體設備建置示範場域 提昇製造產業智慧化生產模式
發佈日期:2020-02-03
單位:財團法人工業技術研究院
案例年度:2019
簡介:
產品變化快 智慧製造能搞定
過去,臺灣製造業的訂單能見度頗高,大多能維持半年、一年的固定接單生產模式;現在,接到的訂單可能是每季、每月、甚至每週一次就要進行設計變更,廠商必須轉而採用少量客製化的生產模式。工研院智慧機械科技中心建置智慧製造示範場域,可以助廠商成功轉型。

特色:

獎項名稱:傳統產業貢獻獎
執行單位:財團法人工業技術研究院智慧機械科技中心
計畫名稱:產線智慧化系統計畫
資料出處:108年度經濟部技術處法人科專成果表揚成果專輯
 

在全球化影響下,製造業者像游牧民族「逐水草而居」一樣,不斷轉移製造基地至生產成本較低的地區。土地價格、人工薪資、物料運輸等營運成本較低的地區,多承接量大的產品訂單,相對的,臺灣製造工廠必須展現自己能夠承接少量多樣客製化的訂單,才足以與其他地區有所區隔。
 

想要從大量標準製造轉型為少量多樣、客製化生產模式,廠商就必須能夠迅速變更設計、調整製程,而這必須仰賴智慧製造技術。
 

德國西門子於2013年推動的工業4.0,就是要透過雲端平台、物聯網技術、智能化軟體、自動化載具的整合應用,協助傳統產業由半自動化生產模式升級至智慧製造模式,以因應產品快速變化的全新情勢。全球許多國家紛紛投入智慧製造的推動,在臺灣,我們有「工研院智慧機械科技中心」的鼎力相助。
 

智慧製造試營運場域-CMM 三次元量測室。

▲ 智慧製造試營運場域-CMM三次元量測室。
 

建置示範場域 呈現工業4.0面貌
 

工研院團隊竭力打造智慧製造試營運場域,以全國產化設備,整合自研自製的機聯網(IOT)、雲端服務、ERP、APS、MES等管理系統,並以場域做為國內智慧機械、智慧製造產業打樣驗證平台,促使國內業者深入了解4.0全貌做為數位轉型的參考,依產品特性彈性調整產線製程,在最短時間內,客製化快速輸出、一次到位之智慧製造技術。
 

接下來,我們以實例來看看工研院團隊解決了哪些問題。計畫執行中有一新成立的加工廠,其從事兩岸自行車零組件製造業務,訂單以中大批量生產為主,但是近年來國際產業趨勢改變,大量生產訂單受中國大陸、東南亞新興產業競爭,加上供應鏈上游每年要求降低成本,這間加工廠的利潤空間已經被嚴重壓縮。
 

為了維持國際競爭力,業者不得不轉型承接航太、汽機車等高單價、少量多樣訂單,也為此添購了新設備並導入機器人、無人搬運車、自動倉儲等自動化設備。然而傳統的生產管理模式與自動化技術並無法應付少量多樣彈性化生產情境,因此業者找上工研院幫忙。
 

智慧製造試營運場域廠區。

▲ 智慧製造試營運場域廠區。
 

廠商轉型壓力大 向工研院求助
 

團隊首先從全廠設備聯網及數位化生產管理開始,將工廠的資訊流與物流管理平台更新,並導入工研院自主開發的ERP、MES、APS等軟體模組。
 

原本以為產線設備、生管系統、設備聯網建構完成就可以開始接單賺錢了,但是卻面臨加工工藝的問題,尤其是航太產品常常出現高長寬比的薄壁特徵,容易因為顫振、共振等問題造成零件報廢,浪費大量工時、物料成本。
 

生產單位面臨強大的訂單壓力與工藝技術瓶頸,人為失誤開始增加,操作過程的撞機也造成更多的物料損失,同時增加工安風險。為了解決工藝技術瓶頸並縮短製程開發時程,業者再導入薄壁件加工製程優化、顫振抑制、防碰撞等單機智能化軟體模組。
 

在產品精度維持方面,由於五軸加工設備的旋轉精度會隨著環境與機台溫度變化而降低,廠內也建構了自動化精度量測與補償系統,製造執行系統可根據品管數據及環境監控數據判斷自動觸發量測補償流程。
 

透過場域團隊協助,業者先於臺南廠區建立示範產線,經反覆試量產驗證後,已於中國上海廠區開始整廠複製,預期產能、品質將較現有產線增加40%以上。
 

產業智機化 智機產業化
 

整體而言,工研院協助業者解決三大問題面向,分別是缺乏數位化管理系統、轉型技術缺口,以及人力不足及人才斷層等。
 

為了解決上述問題,技術團隊協同各產業系統整合(SI)廠建立完整的智慧製造輔導團隊,並廣邀多家國際系統廠商,如達梭系統、西門子、三菱、洛克威爾、亞馬遜、臺灣微軟等進駐場域及技術合作,共同推廣智慧製造技術。
 

截至目前已有多家國內外廠商、公協會等單位蒞臨場域進行觀摩交流,總參訪場次約230場,國內業者超過550家,參訪人數約4,500人,協助國內工具機廠、系統整合廠、金屬加工產業合計30家以上業者,建置上下游智慧自動化製程技術,串接國際產業供應鏈,促進投資達金額5億以上,且輔導業者數量持續增加中。
 

值得一提的是,團隊近期更協助回流臺商-期美公司規劃供應鏈資訊串連系統及智慧工廠建置,逐步實現產業智機化、智機產業化的願景。
 

108/07/15 工研院與期美公司於場域簽約合作,將協助對方在臺南建置智慧工廠。

▲ 108/07/15 工研院與期美公司於場域簽約合作,將協助對方在臺南建置智慧工廠。
 

107/5/08 蔡英文總統參訪智慧製造試營運場域,對場域建置成果及效益表示肯定。

▲ 107/5/08 蔡英文總統參訪智慧製造試營運場域,對場域建置成果及效益表示肯定。
 

團隊合影。

▲ 團隊合影。
 

【專家推薦】
 

  1. 以全國產軟硬體為基礎進行智慧製造應用展示,強化業者對MIT設備之信心,擴大運用國產控制器、機器人、VMX設備聯網軟體(SMB)、CPS、雲端運算、資訊可視化系統、數位品管檢測系統等,建置國內首座以全國產加工設備硬體為主體的智慧製造系統。打造出適合國內中小企業導入的智慧產線建置方案,其成果已成功應用於航太、汽機車、自行車、手工具製造業產線,值得肯定與推薦。
     
  2. 計畫執行至今已輔導國內業者建立數位化管理及智慧化生產模式,為終端客戶解決管理成本、製程異常、產線資訊管理等問題,製程效率提升15~25%以上,並協助航太聯盟成員等廠商成為國際航太產業供應鏈。另輔導國內24家業者提供產業數位轉型及整合所需之技術支援,SMB設備數位化轉型約600套,並培養7家SI公司擴大服務能量建置製程優化及設備IOT聯網技術,因本計畫之導覽參訪而影響廠商擴大數位投資金額已超過20.3億。
     
  3. 以機聯網串連供應鏈中不同廠牌企業資源管理(ERP)、排程管理(APS)、製造執行系統(MES)與生產設備間的標準通訊介面與資訊模型,建立可追朔之生產履歷,使業者具有彈性接單、維持交期、品質準時交貨的能力。推動利奇、德大、造隆等17家公司導入,產能平均提升23%以上,大幅強化產業聚落競爭力。
     
  4. 輔導廠商升級轉型並招聘具有感測聯網、數據分析、軟體開發等專長之新進人員。智慧化技術導入之際,仍創造約500人之就業機會,有助於投資臺灣推進國際市場。

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