2022年9月13日 星期二

以數據服務為核心 打造整廠整線智慧化方案


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2022/09/14 第592期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份  |  能力雜誌網站
精選文章 友嘉集團─以數據服務為核心 打造整廠整線智慧化方案
兆詠科技─機台全盤健檢 找出工廠升級關鍵
 
友嘉集團─以數據服務為核心 打造整廠整線智慧化方案

邁入5G、AI時代,引領新一波的科技變革,對台灣經濟主力製造業來說,更是邁向智慧製造的關鍵時刻。攤開智慧製造的藍圖,全球第三大工具機大廠友嘉集團提出一套論述,從單機智慧化走向整線、整廠的智慧化服務,透過點線面的串聯,再以數據服務為核心貫穿,提供客戶一條龍的解決方案,推動台灣產業實現數位轉型。

身為台灣工具機龍頭,友嘉自1979年在台灣成立以來,透過併購、合資以及本身自有企業的不斷努力,不停擴大版圖,目前在全球有94家公司,涵蓋工具機、產業設備、綠能共3大事業群。其中工具機在全球有37個品牌,佔集團營收60%以上,是友嘉的主力事業。

友嘉很早就意識到智慧製造的重要性,從2015年開始投入研究,隔年成立「智慧製造事業部」(2020年正式更名為「智慧製造與數據服務部」),持續進行創新研發。友嘉集團智慧製造與數據服務部總經理林勤喻認為,「智慧製造不只是賣產品或解決方案,而是關係企業數位轉型的過程,透過新興技術和工業物聯網科技,協助集團和客戶進行智能化的數位轉型。」

4層同心圓 打造智慧製造藍圖

友嘉智慧製造論述,可用4層同心圓說明。最核心的圓是「智慧工具機」,藉由在機台部署大量感測器,收集溫度、濕度、壓力、震動等數據,做到即時監控、參數優化,把工具機變聰明。

第2層圓是「智慧製造」,包含自動化、智慧生產線。林勤喻指出,客戶要的並非只是1台設備,而是1條產線,透過設備聯網,取得現場機台狀態,同時整合生產管理和維保管理方案,讓客戶在第一時間掌握廠內設備與生產狀態,提昇產能與效率。

第3層圓是「智慧工廠與管理」,也就是由多條產線組成的工廠,包含廠務、能源、環境、安防等智慧化控管,在這個階段也會牽涉OT和IT的融合,透過工業物聯網取得更多分析數據。

第4層圓是「數據服務跟數位孿生」,「以前談智慧製造,說到智慧工廠就結束了,但這幾年來AI、機器學習不斷進展,數據就顯得越來越重要。」數據應用的基礎,取決於前3個圓的數據採集與分析,為此友嘉推出數據服務平台 ( FFG Data Services Platform),包含2大功能,一是設備管理系統,整合設備數據上傳至統一平台,進行分析與可視化,可即時偵測零組件狀態,跳出示警,達到智慧診斷及預測的售服保養,以AI取代人工。

二是數據分析引擎,為客戶提供一個簡單流程,構建特定用途的AI模型,以進行分群、分類、回歸和預測,如優化產能或效率,模型訓練機有高達92%以上的精準度。

林勤喻認為,「整個智慧製造最重要的核心就是數據分析,以及隨之而來的優化,盤點數據、對症下藥,才有辦法走向正循環。」若客戶不知道該從何下手,友嘉甚至提供免費的「數位健檢」,幫助客戶快速歸納數據和核心問題。

當這些數據不斷累積時,就能形成龐大的資料庫,未來還能做到「數位孿生」,就像存在於虛擬世界的雙胞胎,當工廠要建立新產線時,可先在軟體上模擬整條產線的運作,確保設計沒問題後再實際落地,提昇效率。

升級智慧製造服務商 提供一條龍解決方案

儘管友嘉已涵蓋生產端的點線面,但友嘉對智慧製造的目標不僅於此,「我們不只是硬體或設備製造商,而是要升級為智慧製造的服務商。」也因此,友嘉開始涉入智慧製造的顧問服務,以及整廠整線的一條龍解決方案,建構符合工業4.0、智慧製造乃至於數據服務的相關應用。

林勤喻以1間專門打造樣品的雲林實驗工廠為例,為了滿足眾多的打樣需求,廠內包含工具機、車床、磨床、機器手臂等不同設備,不僅樣式多,又涵蓋不同品牌,老舊機台也無法聯網管理,同時工廠又希望把安防系統、環境監控數據、電力資料等全都整合在單一平台上,方便即時監控。由於整合難度不小,過去工廠一直找不到1家廠商可全部包辦。

去年,友嘉和同為APO智慧製造生態系成員的泓格科技攜手,為這間工廠建置1套完整的智慧工廠管理系統平台,將設備連線、整廠設備監控、CNC機台生產管理、AI數據分析等功能,全都整合在單一平台上,解決工廠長久以來的困擾。

林勤喻觀察,這間工廠面臨的狀況,正是許多台灣廠商的痛點。台灣中小企業多,規模小、資源少,有些甚至還處於傳統的人工操作階段,「談到智慧製造,他第一個面臨的問題是無所適從,需要有人幫他搞定一切,這也是為什麼友嘉開始提供顧問服務和整廠整線的解決方案。」

他表示,對岸有間工廠甚至直接把鑄件成品和客戶需求全都攤在桌上,直接跟他說:「幫我整個工廠配到好!」友嘉一共出動20多人到現場,看廠房、畫圖紙、提方案,「最後給他40台工具機、9隻機器手臂,配合AGV車、油霧回收,幾千萬人民幣的解決方案是這樣報出來的。」

友嘉透過併購而納入旗下的國際高階品牌,更能強化集團的技術實力,「最終希望達成技術轉移,和機台設備能量提昇的綜效。」目前已有歐美、日本共超過10款以上的高端機型,在台灣落地生產製造。林勤喻透露,這樣的成果其實很不容易,因為即使購併歐洲公司時,也不代表技術可以轉移,還需經過層層關卡同意,包含:當地工會、高階主管、歐盟輸出許可等,「光跑這個流程,第一個機種就花了快5年!」

但透過關鍵技術移轉,可讓友嘉從中階工具機轉型為高端工具機;另一方面,也導入關鍵性零組件在台生產,配合台灣ICT的整合能力,協助台灣廠商超越義大利、追趕日德。

與產業夥伴打群架 一同前進新南向

只有技術提昇還不夠,林勤喻認為,想要實現完整的智慧製造解決方案,無法單憑一己之力,而是需要大量的合作夥伴,「智慧製造首重與產業夥伴『打群架』,組建生態圈,共創資源整合平台。」

這也是為什麼友嘉加入APO智慧製造生態系的原因,「這是一個重要的國際參與!」APO不僅是指標性的亞洲組織,中國生產力中心(CPC)更有厚實能量,整個生態系不只服務台灣市場,更放眼世界,尤其是政府大力推動的新南向政策。林勤喻觀察,由於疫情影響和美中貿易戰關係,「未來的第二生產基地會以東南亞為主,友嘉勢必不會在這裡缺席。」

目前友嘉在南向市場的工具機銷售,都是委由代理商負責,但還缺少了客戶服務的環節,「透過APO和CPC的協助,在台灣集結一群合作夥伴,一起去東南亞服務客戶,創造正循環。」

林勤喻認為,生態圈裡每個夥伴各有強項,不管是工業電腦、圖控軟體或是雲端方案都能滿足客戶需求。友嘉做為唯一的工具機廠商,從設備商的角度出發,如果客戶還有其他智慧工廠的需求,就能和夥伴一同打造完整的解決方案,「大家各司其職。」

面對其他國家可能也會採取類似的合作模式,進軍亞洲市場,林勤喻認為,這是避免不了的競爭,但台灣的優勢是靈活度高,有別於其他國家的既有設備,台灣機台能高度客製化,加上擁有ICT強項,可提供完善的整廠整線計畫,對於未來競爭仍有信心,只要善用優勢、多方合作,就能搶下未來的智慧製造商機。

【本文出自《能力雜誌》2022年9月號;訂能力電子雜誌;非經同意不得轉載、刊登】

兆詠科技─機台全盤健檢 找出工廠升級關鍵
文/陳怡如 圖片提供/兆詠科技

當2020年新冠疫情悄然來臨時,誰也沒料到它將在世界掀起震撼衝擊。隨著疫情攀向高峰,各國開始鎖國封城,缺工缺料危機浮現,百業蕭條、生產停擺;再加上卡船事件海陸空運輸大亂,貨物堆積機場碼頭,過往習以為常的長鏈瞬間斷鏈,「幾十年來Just in time的管理模式已成過去式,取而代之的是Just in case。」兆詠科技總經理林志雄說。

以前Just in time講求零庫存,透過和供應商緊密配合,在正確的時間,讓剛剛好的物料,流動到正確的地方,生產即刻所需的產品;現在Just in case則是要有多元備案,不僅要有更多資金準備庫存,還要有更多元的進貨管道,無法再將貨源全都壓在同1個供應商身上,海外設廠的製造業,甚至必須考慮轉移生產基地避開風險。

「疫情造成大家必須要很快適應和轉換。」在不斷震盪的調節過程中,製造業從以往的長鏈到斷鏈再到短鏈,在任何情況下均可出貨的「韌性製造」,成為疫情時代的必需能耐。

雖然這場百年大疫造成企業挑戰不斷,但林志雄同樣也看到新的契機,「也就是轉彎處超車!」他以2008年金融海嘯為借鏡,當海嘯大浪襲來,企業紛紛開始思考升級轉型,但改革還未到位,2010年景氣一下又快速復甦,反而暫緩產業升級腳步,「那次因為恢復得太快,很多學者也認為台灣當時錯失了1個機會,反而被中國超車,但現在又是1次新的彎道超車機會。」

從自動化走向智動化

過去關於企業自動化的討論上,國際自動化協會(International Society of Automation, ISA)曾在1995年提出ISA-95標準,以5層架構說明企業與控制系統整合。最底端的1到3層屬於操作技術層(OT),包括第1層的設備、感測與控制;第2層的可編可程式化的編輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC);第3層的數據採集與監控系統(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)。頂端的4到5層屬於資訊技術層(IT),包括:第4層的製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES);第5層的企業資源規劃(Enterprise Resource Planning, ERP)。

但林志雄指出,從3.0的自動化(Automation)轉向4.0的智動化(Smart Manufacture) 時,透過部署新的工業物聯網(IIoT),OT與IT逐漸融合,過往的5層結構也變成3層,只要透過第1層的感測器,就能直接連結SCADA,最後上雲端。

他認為在這過程中有3大關鍵,首先是建立通信協定IO-Link,這是1個開放的標準串列通信協議,在支援IO-Link的架構下,可以讓感測器與主站設備做雙向數據交換。第二是預測性維護,讓操作者能夠根據機器本身的即時數據,更準確地預測機器何時需要維護,對智慧工廠至關重要。第三是機械防護,保護機器能安全、順暢的運行,避免計畫外的停機。

3大指標,OEE評估設備效率

想要邁向智慧製造,掌握機台狀況是關鍵,透過盤點、分析數據,進而找出工廠升級的關鍵。林志雄提出國際對於評估整體設備效率的重要概念─OEE(Overall Equipment Effectiveness)指數,這是1個獨立的測量工具,可綜合評量設備實際表現的生產能力,其計算結果是通用的,甚至可以比較不同行業,「人的表現看KPI,機器就看OEE。」林志雄說。

評估OEE時有3個指標,一是可用率(Availability), 指在總計畫的工作時間中,機台實際操作時間的佔比。這可看出停工所帶來的損失,包括設備故障、原料短缺以及生產方法改變等。二是表現性(Performance),計算在操作時間中的總產量,可看出生產效率。這是用來評價生產速度上的損失,包括任何導致生產不能以最大速度運行的因素。三是質量(Quality),也就是在總產量中良品的佔比,反應生產品質狀況。

OEE評估宛如機台的全盤健檢,專精代理歐美自動控制產品的兆詠科技,透過機台上的軟硬整合方案,長年輔導客戶進行OEE評估,「Big data不是問題,My data才是重點。透過OEE評估後,把機台表現全都數據化,有了數據分析後才知道要怎麼走下一步。」

林志雄以客戶永順利食品機械為例,專門製造豆漿和豆腐機械設備的永順利,過去在一貫化的作業流程中,殺菌機、煮豆機、豆渣分離機都是獨立運行,無法做整體評估,經由串聯採集、用OEE評估後發現,黃豆在第一關的殺菌很快,但烹煮黃豆卻需要時間,導致黃豆殺菌完成以後,全都堆在前頭。

想要提昇效率,就要讓後面機器能跟上前面機器的處理速度,深究發現,實際上最好的配置是2台殺菌機、3台煮豆機和1台豆渣分離機,工廠只要多花一點預算,就能獲得最高的投資報酬率。有了數據撐腰,永順利就能說服客戶購入更多機器,而客戶也因此獲得產能提昇,創造雙贏。林志雄透露,泰國把工業4.0稱作「Robot 4.0」,凸顯出Robot的萬能性,「但其實Robot不是萬能,很多東西透過一些手段就能進行產能提昇,這就是OEE的意義。」

團隊合作,帶動產業升級

多年來,林志雄在產業奔走推動智慧製造概念,2016年聽聞中國生產力中心副總經理張建斐所言:「我想建立1個產業交流平台!」與他的想法不謀而合,因而開始與中國生產力中心有深入合作。從一開始的技術交流、建立Show room,到現在加入APO智慧製造生態系,「過去是經驗分享,現在是團隊合作,未來則是帶動產業升級。」

林志雄借用工業自動化中感測器通訊協定ASI的字首,濃縮成3字心法,也就是Information、Application、Solution。代理商的任務,就是必須把國外最新的產品訊息和發展趨勢帶回國內,找出應用情境,最後提出1個解決方案,「很多東西不該單向思考,而是必須理解客戶需要的是什麼,我們所能提供的要比客戶想像的多更多;即使他現在用不到,也必須告訴他國外已經發展到哪裡。」

他認為,數位轉型是必然,但每個工廠和企業的背景條件都大不相同,需要有經驗的團隊甚至跨領域的合作,才能協助台灣產業升級。如同在APO的生態系裡,每位夥伴各有專攻,透過團隊合作可以提供最佳及合適的解決方案,又不至於讓企業過度投資,就像德國有間玻璃工廠,大手筆投資100多億歐元,卻無法回收,最後從「關燈工廠」變成「觀光工廠」,「所以關鍵是我們如何對應百工百業的需求,提出最適合他的解決方案,在合理投資下,達到最大效益。」

台灣中小企業眾多,以前要推廣這個概念,單打獨鬥很辛苦,林志雄希望透過生態系的力量,讓更多企業認知數位轉型是重要概念,這樣才有助台灣邁向智慧製造的未來,「多1個人加入是好事,這樣產業才起得來。就像小吃一條街,如果永康街只有芒果冰會熱鬧嗎?不會!一定要有產業聚落才行,台灣最強的就是產業聚落。」

他認為,未來在智慧製造上仍有許多彎道超車的絕佳機會,在淨零碳排風潮下,從CSR到ESG再到永續發展,又是一波轉型契機;甚至近來發展火熱的元宇宙趨勢,又進一步引領智慧製造的發展,只要戴上VR眼鏡,就能遠端調機,未來智慧製造還有更多想像不到的嶄新應用。

採訪尾聲,林志雄說起小孩最近問他,未來人類有沒有可能到火星居住?其實不用到未來,現在似乎就已能成真,「50年前想像不到的狀況,現在已經在發展了,未來智慧製造也沒有什麼不可能!」

【本文出自《能力雜誌》2022年9月號;訂能力電子雜誌;非經同意不得轉載、刊登】

 
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