淺談建置智慧生產線的實務關鍵概念

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  感測器隨處可見!看看您使用筆記型電腦,則至少有5個感測器,在智慧手機上,你有超過15個感測器!設備上的這些感測器都安全地存放在內部。IoT 是一個互連的實體裝置的系統,它使用感測器和應用程式設計介面,透過Internet等網路連結、連接和傳輸數據。通過以數位格式收集數據和交換資訊,物聯網的應用成為工廠、公司和社區數位化的基礎。隨著無線電頻率識別(RFID)、即時分析、機器學習和雲計算等不斷發展先進技術的融合,物聯網的應用從工廠營運傳播到商業區和家庭,滲透你我的日常生活。建置智慧生產線MES生產執行製造系統,包含所有生產履歷與品管資料,物聯網IoT機台要有不同的Sensor反映機況,有通訊技術ICT的規範,Machine TO Machine的協同,讓機台有自主的產能控制系統。

  工廠設備能自動化的自動收集現場設備及生產線「最真實」的即時資訊,換句話說:就是要即時且正確的資訊,再透過雲端資料儲存與分析,再以Dash Board看板呈現管理圖表與數據,主管可以較輕鬆的管理生產機台稼動/產能OEE、設備生產履歷WIP,提供作業現場到管理中心無縫連接的資訊流,達到智慧工廠可視化、即時化、透明化管理目標。再藉由管理數據做改善,讓設備更自動化,生產線省人化,生產管理智能化,利用系統快速查詢採購資訊。舉例:智慧製造-資訊流架構【輸入:ERP訂單管理→採購單資訊→設計變更資訊→現場報工資訊→協力廠產能負荷→透過產銷協調會議(討論:月生產計劃、季裝配進度計劃、季生產計劃)→工單製令管理→產線可視化→虛實整合應用→物料與投料管理→廠商管理→原料管理→生產履歷管理系統(後端資料庫)→處理:智慧加工站控制系統→客製化組裝控制系統→智能化示範線→生產線遠端即時監控電子看板→智能化生產示範線監控室→(透過MES、IOT、PDM、Tip-top管理ERP系統)→產出大數據→數據應用(交期調整、物料建議、產能分析不同的人、機、料、法、環、測、異常預警、自動跟催、供應商交期回饋、生產線自動報工)→輸出:依交貨順序物料跟催表→產能負荷分析表→逾期未確認採購單清冊→協力廠產能負荷表→可視化看板(供應商與採購一致)→交期調整建議→提供API供其他系統整合→自動流程觸發…等。】

  古訓:曾國藩《挺經》云:能明而斷,謂之英斷;不明而斷,謂之武斷,武斷自己之事,為害猶淺;武斷他從之事,招怨實深。這是在談處世之道的學問與國家治理時都要明察秋毫,絕對不能不明而斷『打迷糊仗』。如果換成是工廠管理呢?不管是傳統製造業或是智慧工廠的管理也是如此,差別在於數據不落地,建立機連網系統,即時從機器中取得各項數據,經由MES系統的整合資訊與統計分析,將各項管理資訊即時呈現,顯示在即時看板中,讓公司經營者及管理層能夠即時判斷資訊,以確保交期及品質能夠達到客戶要求的目標。透過MES機聯網技術設備生產數據自動報工即時正確的生產數據,讓作業層、管理層、經營層,了解公司營運狀況,包含公司基本資料、組織運作情形、產品特性、生產流程及特色及製程中的智慧化運用程度。

  現場主管課長或是廠長在管理生產線的數據,訂單生產進度與效能即時回饋整合,即時掌握設備狀況,透過系統即時調配排程,持續蒐集發掘製程異常要因,自動監控品質及效率異常參數,建立自動回饋調控參數能力,充分應用精實生產JIT概念,規劃看板管理模式。建置產品研發標準流程規範與模組化,導入同步工程研發機制,並由內而外,逐步與供應鏈上下游建立夥伴關係,規劃上下游協力廠商之產銷資訊交換內容及程度,養成資訊同步分享的文化,並評估導入合適的研發設計系統。要如何看出問題出在哪裡?舉例:客戶的訂單少量多樣,在生產排程相同的產品,相同的作業流程SOP,但是可能是由不同的人、機、料、法、環、測,那產出的生產數據結果是否一樣?

  應用IoT機聯網來提升OEE的產能效率,OEE的基本公式=Availability * Performance * Quality

  (稼動率Availability=實際工作時間/計畫工作時間) *(產能效率 Performance =實際產能/標準產能) *(品質良率 Quality=良品數量/實際生產數量),舉例:智慧工廠在建置一條示範線時,經營者與高階管理者進行溝通建立共識,同時參考兩個協會一個是MESA(MESA: 製造執行系統協會) Manufacturing Execution Systems Association,一個是ISA國際自動化協會 (International Society of Automation, ISA),這兩個協會都是有關工業4.0的組織架構。產出的管理數據KPI『產能、維護、庫存、品質』,先由改善既有流程開始,思考流程中可做的改善,收集成功案例:大量參閱各種成功案例,找出企業可借鑒的成功做法。跨部門討論後依各項目可影響價值創造程度之高低,訂定實踐先後次序,釐清未能實踐項目之落差之主要成因找尋解決方案。找尋SI技術服務業者確認可行性與開發時程,確認產品監控與量測工作,落實委外檢驗&檢驗儀器校正工作,現場布置及5S等基礎問題都需改善。將建置步驟與注意事項,包含軟硬體架構、軟體燒錄程式步驟、軟體更新程式步驟、軟硬體系統維護說明、依各示範線實際建置資料,如有使用其他工具程式或指令,亦須一併說明提供操作手冊介紹使用方式,及程式取得網址(針對現場操作步驟及須注意事項)…等。

  以輔導案例來說明,生產線佈置屬於產能決策之長期計劃事項,短期產能規劃考慮涉及到產能需求的變化,將產能彈性化設計於系統之中。產品不良率近於零時應採取JIT系統,需要有快且低成本的轉換及設置作業,JIT使用安童(andon)設施來顯示作業或產品品質不正常,所以生產線建置查核標準,生產線資訊傳送不能發生錯誤,報工資料要即時正確。跨部門單位透過溝通、對話、到做對的事,目的:提升效率,增加利潤。沒有物聯網的建置與應用,就無法搜集大數據,沒有大數據的分析與應用,就無法做到智能製造,如何做到大數據的整理,分析,判斷及決策。工廠首先要解決的是生產數據無法具體蒐集之問題,完整的數據如何應用感測技術的自動蒐集分析及應用,例如:RFID的識別技術及追蹤資訊,例如:電子標籤(EPC),物聯網是一個互聯網路的世界在各物件中嵌入感測器或是裝置感測器,使的物件能夠相連或是互相聯網,達到數據蒐集及交換之目的,聯網指的是使用傳輸控制協議及網際協議(TCP/IP)全球互聯網路的基礎建設以連結及遠端控制事物,智能製造未來應用以5G高傳輸、低延遲連結智慧化系統運作架構聯網,隨著 5G 橫掃地平線,快速變化的物聯網連接正在改變著全世界的生產作息。
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