制造智能化是這幾年提出的新概念,但與制造自動化相較,這兩者有何不同呢?舉例來說,在食品工廠內,包裝機將餅干逐包裝袋后,以往必須由流水在線的工作人員用眼睛檢驗包裝上的圖案是否正確,后來機器視覺和機器手臂取代了人的眼和手,只要掃描到圖案不正確,就會自動將瑕疵品從流水在線剔除,這就是自動化;再后來,機器視覺和機器手臂的所有動作都會被記錄起來,每天產生報表,讓管理者可以看到每天的產線良率,同時當設備運作到一定程度,也會在報表上告知該進場維修,這就是智慧化。
簡單來說,自動化與智慧化最大的差異,就是在平臺整合與軟硬件共同發展,讓工廠精確地管理原料、制程及產品,達到降低成本與提升效能兩個目標,制造的智能化,讓制程更加精確,同時也讓工廠自動化再進化,轉型成為智慧工廠。
智 慧工廠概念的浮現,可以從內外兩個層面來看。在內部層面,自動化技術成熟已久,就硬件技術來看,其實市場上各業者的差距不大,為了提升競爭力,提升產品附加價值就成為必要策略之一。外部層面,則來自于客戶端的需求。近年來,制造業面臨的競爭日趨激烈,消費者的胃口瞬息萬變,造成產品生命周期愈來愈短,客 制化產品日趨多樣,制造成本亦跟著難以控制。此外,更加復雜的其他因素變項,使得廠商必須隨時面對不穩定的訂單、少量多樣的生產、生產良率的控制,以及備料庫存壓力等相關問題,從中尋求一個能夠同時提升生產力及競爭力的關鍵策略,成為廠商有志一同的方向。
智慧工廠的發展,為廠商提出了新的方向,包括清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產在線人工的干預、實時正確地搜集生產線數據,以及合理的生產計劃編排與生產進度等,都是業者提升競爭力及生產力所必須掌握的關鍵項目。
從制程到制造 工廠智能化三層面
目前智慧工廠概念仍眾說紛紜,如果就研華的產品布局來看,仍可歸納出一個共通定義,新概念工廠智慧化,主要可以包含制程管控可視化、系統監管全方位及制造綠色化三層面。
從 制程管控可視化來看,由于智慧工廠高度的整合性,在產品制程上,包括原料管控及流程,均可直接實時展示于控制者眼前,讓控制者得以全盤掌握制程的現 況,同時系統機具的現況亦可實時掌握,讓控制者得以在控管制程的同時,減少因系統故障造成偏差。而制程中的相關數據均可保留在數據庫中,讓管理者得以有完整信息進行后續規劃,也可以依生產線系統的現況規劃機具的維護;也因為信息的整合,可據此建立產品制造的智能組合。
至于系統監管全方位,也就是物聯網概念,讓制造設備都具有感知能力,以傳感器做鏈接,系統可進行識別、分析、推理、決策、以及控制功能;這類制造裝備,可以說是先進制造技術、信息技術和智能技術的深度結合。
當 然此類系統,絕對不僅只是在工廠內安裝一個軟件系統而已,主要是透過系統平臺累積知識的能力,來建立設備信息及反饋的數據庫。這不但可掌握產品完成之時程,亦可提供更進一步服務,從訂單開始,到產品制造完成、入庫的生產制程信息,都可以在數據庫中一目了然;此外,在遇到制程異常的狀況,控制者亦可更為 迅速反應,以促進更有效的工廠運轉與生產。
在制造綠色化方面,除了在制造上利用環保材料、留意污染等問題,并與上下游廠商間,從資 源、材料、設計、制造、廢棄物回收到再利用處理,以形成綠色產品生命周期管理的循環,更可透過綠色ICT的加值應用,延伸至綠色供應鏈的協同管理、綠色制 程管理與智慧環境監控等,協助上下游廠商與客戶之間共同創造符合環保的綠色產品。
三大系統 架構智能工廠
智 慧工廠早期多注重在制程的智慧化,這主要是來自于高科技產業的快速發展;透過計算機平臺系統,直接監控機臺及生產線,適合應用在較為精密的產業上;此外像是半導體芯片等相關制程,多需要在極度潔凈的無塵環境工作,人的變因反而有可能造成產品制程復雜化,因此自動化乃至于智能制造成為這類高科 技廠商的最佳選擇。
從系統架構來看,智能制造可以將整個系統分為全方位制造系統、可重組智能系統以及智能化維護系統三個組 合。毫無疑問,智能制造的確是自動化的未來發展方向,在制造過程的各個環節,幾乎都可廣泛應用人工智能技術,像是專家系統可以用于工程設計、工藝過程設計、生產調度,以及故障診斷等技術;亦可將神經網絡和模糊控制技術等先進技術,應用于產品配方、生產調度等流程,實現制程智能化。