善用產線智慧化升級 因應新生產需求

自動化與智慧工廠論壇現場學員互動踴躍。

製造工序智慧化，不僅可讓製程執行更加精確，同時也確立工廠自動化的新模式，持續朝「智慧工廠」前進，而智慧工廠透過整合平台、軟體？硬體結合智慧化趨勢，讓製造系統整合更加完整，工廠得以因智慧化精確控管料件、製程與終端成品，達到提升生產效能、降低製造成本目的…

最近幾年，網際網路持續發達，連帶使得市場與消費者的需求產生劇烈改變，不僅產品的生命週期越來越短、產品的樣態也朝向多元與多變方向發展，不僅製造業須面對更激烈的市場競爭，生產端的工廠，還須面對單批產量日趨減少的生產模式、更不穩定的訂單需求，而逐步成為常態的少量、多樣生產模式，也將導致生產過程掌控變得更加複雜，導致生產良率、原料備貨、庫存壓力等都形成新的生產瓶頸，製造業找尋可提升競爭力與生產力的方案，已成為製造方積極關切的重要議題。

少量、多樣生產需求  增加產線自動化整合難度

基本上「智慧工廠」，符合新型態少量多樣、單批產量降低的業界需求，也是目前最佳的生產解決方案，而智慧工廠也提出幾個深入整合的方向供業界參考，例如，透過掌握生產、銷售流程，使用新穎的工具來提升生產程序的可控制性、同時持續減少產線的人力介入、提升自動化生產的整合權重，實際操作時搭配符合現實的生產計劃、生產進度，以提升製造商的生產力、競爭力。

但若仔細檢視工廠製造之發展歷程，早期由操作者就近觀察、操作生產機具，在自動化生產的概念導入產線規劃後，雖然生產線可以搭配建置標準化規則與處理流程，再利用可程式化的工控系統達到自動化加工生產，但現實的狀況仍需保留操作者來監看生產機具運行狀態，而製程中產生的關鍵資訊仍需由操作者進行人工抄錄，尤其是關鍵的生產統計資訊在內容更新頻次與資料準確度也不見得完整。

軟體、硬體與生產機具結合整合平台  構築智慧工廠基礎

在智慧工廠的發展歷程中，直到軟體、硬體、生產機具與整合平台持續發展下，與感測系統、網際網路通訊技術的突飛猛進，漸漸形成完整的智慧工廠雛形，也讓智慧製造系統更加強大，甚至搭配可跨越地域限制之遠端控制技術方案，都是智慧工廠的技術展現，亦得以讓原有的製造業持續轉型至服務型的創新生產產業型態。

雖然以現有的資？通訊技術，想做到全製程完全智慧化並非難事，這若在以前(1970年代之前)盛行的專用製造系統，以強調快速、高效率生產單一商品的模式來說，產品生命週期長、產品樣態單純，則可透過自動化將產線生產效能提升，但前述也提及，目前的產品樣態多元，同時產品的生命週期變短，加上單批量的產量銳減、生產複雜度提升，反而更需要智慧化生產方式來輔助新的製造生產需求。

製造溶入人工智慧技術  讓生產流程更適應多變生產需求

簡單地說，智慧製造的目標在於，將人工智慧技術方案融入製造過程相關程序之中，而生產系統可直接自動監測產線運作、自動調度調整、自動組織建構，甚至還可達到於製程當中整合設計、製造加工、生產控制及製造管理過程，以智慧工廠適應新的生產需求。

智慧製造大致可以歸納幾個特徵，首先，製造系統必須具備自主能力，即可在生產過程中進行產線前後端的生產資訊，同時藉由蒐集的即時資訊作為生產流程分析判斷與處理，另一重點在資料可視性的技術整合，也就是說將結合訊號整合處理、系統預測判斷、多媒體整合技術，將設計與製造過程更緊密整合，而生產線系統可以針對工作任務自行重新組構成生產所需架構，智慧生產的系統也必須具備自行維護、自行學習機制，透過自行維護機制針對產線進行故障排除、系統維護。

部署大量感測器結合自我學習機制  提升智慧化生產效益

自我學習機制可在製造過程運用資料庫技術隨時更新與累積生產資訊，並持續不斷提升智慧化效能表現。而智慧化工廠並不是要把人完全摒除於生產過程，而是透過各種智慧化手段，建構新的人？機共存的生產系統，操作者與生產機具為互相協調的合作狀態，操作者可以因為智慧化生產流程把關注心力放在更具價值的項目上，而智慧化生產不僅可以提升產線彈性、生產良率，也能因為各項智慧整合方案，提升生產效能。

早期製程自動化，僅單純將大量人力、勞力加工的工序，改由自動化機具進行製造加工，最大的效益在提升了生產效率，同時大量減少人力的支出成本，先前也有提到新的生產趨勢在少量、多樣，如此一來簡單的自動化產線規劃，就可能因為生產量少、產品多樣狀況，導致自動化產線需要頻繁變更加工工序，原有適用舊產品的自動化生產機具，可能無法短時間完成新產品的加工工序調校，也是因應減少人力成本方向衍生的智慧製造，則是朝人機一體的方向思考，製造系統為在製程中協助操作產機具者進行分析、判斷，產生操作決策，由人與智能生產機具的交流與合作，衍生新的生產自動化概念。

製程可視化、製程監管與綠色製造

雖然在智慧工廠的定義與概念上，目前在解決方案提供者、生產機具供應商等的思考概念眾說紛紜，但實際上仍可歸納幾個共通的定義，在智慧生產思維邏輯下，主要可以朝製程資訊可視化、全方位製程處理監管與綠色製造三大方向。

製程資訊可視化方面，智慧工廠不同於傳統自動化生產流程，由於智慧工廠的生產機具、流程有高度整合特性，產品製造處理的物流、原料管控、加工流程都可以透過中控屏幕讓操作機具者一目瞭然，讓操作生產機具的人可以對生產過程全程掌握，不只物料給料製作可有完整訊息呈現，就連生產機具的現況都能即時掌握，使得操控生產機具的操作者可以在監管操作處理時，同時也能監看生產機具的健康狀況，進而提升生產良率與生產效率。甚至較新穎的智慧製造系統，還可將製程資料匯入資料庫保存，管理者可以取得更精確、完整的生產資料進行產線優化與現況分析，也能規劃生產機具維護時程。

即時掌握生產資訊  精準掌握製成加工處理細節

加上智慧整合的生產設備，基本上即須具備規劃連結感測器，讓智慧生產系統得以透過各式感測器取得生產現況，智慧生產系統可透過機具上的感測器進行問題識別、資料分析、決策推理、控制操作等應用，而這種大量結合資？通訊技術的生產製造技術，也可以說是生產技術、資訊處理、智慧控制三方面科技的深度整合。而智慧生產系統整合，一般來說也不會僅有單一軟體操作系統，可能是由數個應用系統整合銜接，各個智慧生產環節可透過系統積累生產資訊，實際在生產流程持續累積生產資訊。

智慧整合的生產設備搭配智慧生產系統，不但可以透過設備掌握製程自產線前端、後端的製程資訊，透過資料庫整合紀錄與提取分析，也可善用大數據分析精準掌握產品製造時程，透過系統整合，智慧生產系統可以從建立訂單一開始、至產品完成生產製作、產品移入倉庫全製程資訊，都可在資料庫中檢索與分析，當出現製程需進一步改善提升生產效率時，整合製程工作者也可有更多資訊可供參考分析。

而在綠色製造方面，生產線除了製程應用的相關料件為環保材料外，產線另須注意生產全程產生的廢料與污染產生問題，同時須考量上、中、下游加工廠間從製造資源材料、產品設計、產品製造、廢棄料件與產品回收再利用處理，進行更縝密的管理與控制，智慧生產系統也必須整合建構更符合環保要求的生產環境。