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企業如何透過工業4.0提升產品品質—以銅箔基板產業為例

  現階段由於工業4.0以及AI的熱潮,工業4.0已經成為家喻戶曉的話題,也成為許多中小企業們追求的主流,所以在進行多家工廠輔導時,我們顧問最常遇到的問題就是企業主詢問如何將本身的工廠實現智慧製造?這時候我通常會問業主以下幾個問題,但是得到的回覆往往如下:

  • 什麼是智慧製造?→就是無人工廠
  • CPS虛實整合系統?→好像太遙遠,而且太昂貴
  • 自動化、機器人、AGV?→ROI
  • AI、Big Data、Cloud、IOT?→缺乏技術和人才
  • 目前工廠現況處於工業2.0、3.0、3.5、4.0?…或許我們工廠真正需要的是工業X.X

  經過此一連串問題下來,我們可以發現其實很多工廠在看別人邁向工業4.0的同時,可能要反過來問一下自己”工業4.0或智慧化,對我工廠帶來的價值是什麼?或者我的工廠目前階段真的需要智慧化嗎?” 對於達到智慧化生產其實是有一定的步驟並非一蹴可及,其中包含工廠中的兩大構面:1.管理水平、2.技術水平,我稱此步驟為智慧化四部曲:

  印刷電路板是以銅箔基板(Copper-Clad Laminate簡稱CCL)做為原料而製造的電器或電子的重要機構元件,故從事電路板之上下游業者必須對機板有所瞭解:有哪些種類的機板?它們是如何被製造出來的?使用何種產品?它們的優劣點比較差異如何?它們各有哪些優劣點?如此才能選擇適當的機板。基板工業其實是一般電子材料的基礎工業,是由介電層(樹脂Resin、玻璃纖維Glass Fiber),及高純度的導體(銅箔Copper foil)二者所構成的複合材料(Composite material)。

  而此如此重要的基礎化工程產業,製程作業上往往是由高度的人工化作業來進行完成,導致生產上的材料浪費、作業工時浪費以及產品品質失敗成本的浪費,在以往由於銅箔基板製程以及配方相關技術仍然掌握在幾家少數的廠商當中,尤其對於高階PCB板材的運用,更是屬於寡佔市場,在此產業特性下高度的毛利足以讓企業主忽視工廠內部所產生的浪費與不良,但是由於近幾年資訊不斷的透通,以及電子產品與網通設備持續的普及,許多銅箔基板產業也逐步提升自身的產品上的優勢,讓此產業也面臨了競爭逐漸白熱化的趨勢,進而讓許多管理上的問題也逐步的浮上檯面,故中國大陸的S公司,也在此浪潮下激發起改革之路,希望藉由與顧問間的合作展開工廠改造之路:

一、問題的描述:

    銅箔基板主要可以分為三大製程,調膠→玻璃布穿過調製完成的膠,形成膠片→與銅箔進行壓合成為銅箔基板。在調膠的製程中,由於需要經過攏長的熟化與化學反應過程,導致生產時程較長,必須經過至少三天以上的生產時間,在此過程中產生品質上的問題,或人為上的操作錯誤由於化學反應為不可逆製程,無法進行還原或是重工,必須整批報廢無法進行,這也造成了嚴重的生產浪費。膠片與銅箔基板製作過程由於主要訊息還是靠人員進行傳遞與操作,造成對訊息上的誤解以及物料使用上的錯誤也經常發生。

二、改善成果:

  透過訊息化處理改善,與智能化改善不良率由586 Dppm至2015~2016年下降至9.5 Dppm,達到5.78個Sigma水平,使得整體良率達到6 Sigma的水準。

三、改善方法與程序:

  1.聚焦訂單實現過程:這是所有改善方案的最重要的一步,若一開始方向錯了,整合改善過程將會是一場勞民傷財的災難,所以當企業不論是想進行精實生產、TQM改善或者智能化產線改善,每當詢問要如何開始時,我往往會說:從訂單實現的過程開始吧!

  2.訂單流程的盤點:許多人會認為廠內流程這麼多,該怎麼進行盤點呢?那建議可以試著想一下,工廠內部要完成一筆訂單交易,要做多少事?我們就可以盤點出,業務要負責接單、生管要負責排產、製造要負責生產產品、品質要負責檢驗、倉庫要負責盤點與出貨……等等,這樣所有的工廠主流程活動就呼之欲出了,剩下的活動則是支援流程與管理流程,經過此盤點下我們發現了,8個主流程、25個子流程,卻多達203個支援流程與94個管理流程,過多的流程造成信息碎片化、信息斷點嚴重、信息被重複處理以及信息判斷靠人工進行集成以及彙整,導致企業在執行訂單實現的過程中錯誤頻傳。

  3.流程梳理:進行流程梳理,與SI廠商開發70多項的信息開發方案,進行信息的拉通、集成以及自動化,以拉式信息進行信息的精簡以及疏通。

四、改善成果:

  1.調膠製程作業改善:合併、縮減以及自動化各項作業流程,以減少80%以上人工處理信息作業。

  2.膠片製程作業改善:進行領料單自動化、自動對料系統、自動調機指令以及自動收卷指令,減少當站50%以上人工資訊處理,消除人員口頭指令錯誤以及用錯料的風險。

  3.銅箔基板壓合製程改善:依照同樣的方式,利用系統的自動化進行生產計劃自動生成,以及用料計畫自動生成,消除人員用錯料的風險。

  4.檢驗單管理流程改善:利用前後段資訊串聯以及彙整,系統自動查核檢驗單以及出貨單上的資訊,減少手工記錄錯誤以及減少人員多次核對的作業。

五、改善效益:經過以上訊息自動化程序,對工廠帶來以下效益。

  1.基本實現全自動生產。

  2.減少數量錯誤、標籤打錯、貼錯標籤、產品漏檢的機率。

  3.單條線投入:每年減少生產作業成本達591.2萬元人民幣以上,並且減少16人編制。

  4.六條線投入:每年產少生產作業成本達1082.2萬元人民幣以上,並且減少43人編制。

結論:

  經過此案件的執行過程,確實的展現傳統工廠要邁向智慧工廠的一個成功的歷程,同時也成為其他工廠想要進行智慧化以及自動化作業的一個成功典範。


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