結合智慧製造軟實力 助金屬製品產業升級轉型
- DIGITIMES企劃
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遍佈在台灣中南部的金屬製品產業，堪稱是台灣發展歷程甚久的中堅產業，不僅產業鏈分工完整，凝聚性也很強，因而具有相當的國際競爭力，不論水五金、手工具、螺絲螺帽、鋁輪圈、扣件乃至高爾夫球頭，外銷表現都十分亮眼。
雖然屬於廣義的製造業範疇，但金屬製品業和電子業、汽車業或機械業相比，許多地方大不相同。首先在於「3K1Y」(危險、骯髒、辛苦、低廉)特性相對顯著，影響高階人才、年輕人的投入意願，隨著資深員工逐漸邁入退休期，因而面臨比其他行業更棘手的勞動力不足、技術斷層等難題。
其次一般製造業、尤其是電子業，生產良率相當高，動輒要計較99%過後小數點有幾個9，反觀金屬製品業，「直通率」(First Pass Yield；FPY)大多落在七成以下，也就是說，如果從製程一開始投入1,000套材料組裝，最終產出的總良品數通常低於700件，另有300組以上的材料，唯有透過重工或修理程序轉製成次級品或瑕疵品，設法販售到市場去，才能大幅減少生產浪費。
因為有這些老問題亟待解決，再加上現階段金屬製品業紛紛進入二代接班期，多數的二代接班人皆期望在維持既有經營優勢的前提下，引入新興科技來改造製程，藉此把過去低效率的作業環節調整為高效率；種種因素驅使下，導致這群企業導入智慧製造的意願逐步攀升，甚至老一輩領導者也樂觀其成，願意支持這些創新計畫。
換言之當前已有天時、地利、人和，支撐金屬製品產業族群投入智慧化，連帶為相關解決方案的供應商帶來一番商機。
提升製程良率，以因應日趨縮短的交期
事實上如果說得更精確，智慧化對於金屬製品業者而言，已是存亡續絕的關鍵所在，此時不做，今後可能陷入劣勢。也許有人好奇，真的有那麼嚴重？但實情就是如此。大家都很清楚，工業4.0時代就是少量多樣的時代，就是產品生命週期縮短的時代，而金屬製品業者此時面臨的一大考驗，即是按照往昔的出貨速度，根本無法迎合當下客戶設定的交期。
此處以手工具製造業為例，過去平均出貨週期為60~70天，但目前大多數客戶都要求40天交貨，迫使業者必須設法解決這段時差，否則註定難以達交。也許有人問道，這群業者可以多請人手、拉長工時並全力趕工嗎？答案是否定的，因為如前所述金屬製品業的平均生產良率不高，每產製十件至少有三件為不良品，縱使業者拼了老命趕工，也將徒然製造出許多無效產能，最終依然無法契合客戶所要的交期。
若對電子製造業的生產模式有一定瞭解的人，必然對於稼動率、OEE(Overall Equipment Effectiveness)等辭彙耳熟能詳，而此類用戶之所以勤於導入智慧化，最主要的期望，正是提升稼動率、OEE，也就是拉高產能利用率；由於他們的製造良率夠高，再搭配產能利用率的攀升，才會形成相得益彰綜效，得以有效應付愈趨短絀的交期、及少量多樣的訂單交付需求。但金屬製品業的良率不佳，一味拉抬產能利用率，效果相對有限。
在此前提下，金屬製品業必須儘快導入智慧化，但重點並非產能利用率，而是生產良率的提升，且是從中心廠一直到協力廠大家都必須提升，唯有如此，困擾已久的罩門才能獲得完美填補，透過整個產業鏈的力量，共同應付愈來愈短的交期。
建立智慧聯網系統，縮短生產週期
問題來了，既然要導入智慧製造，究竟適合從哪邊著手切入？坦白說，IT能力普遍不足的金屬製品業者，很難釐清這些關鍵問題，以致只能聽從解決方案供應商的建議，但如果對方只是想推銷產品，業者自身也無力判別這些建議是好是壞，難免做出不正確的採購決策，因而延宕了轉型升級進程；換言之，對於金屬製品產業族群來說，若有智慧製造的專業顧問協助業者進行評量、找出迫切解決的痛點，接著根據這些痛點規劃解方，量身產出屬於業者本身的智慧化藍圖，就能避免走冤枉路。
持平而論，所謂的智慧製造或工業4.0，都不是標準化技術，它們只是目標，你可以採用不同的手段來達成目的，有的人從虛實整合下手，有的人從生產全檢來出發，只要能達到目的都算是好方法。不過如同前述，金屬製品業當務之急必須設法提升良率，所以有必要從設備端出發，先把智慧聯網系統架設起來。
有鑑於包括金屬製品業在內的許多傳產業者，數位化能力不足，大多以紙本記錄生產數據，因此政府幾年前主導開發了智慧機上盒(Smart Machine Box；SMB)，透過這套裝置附加於機械設備，即可實現資料處理、儲存、通訊協定轉譯、傳輸等一連串功能，意即自動化採集機台資訊，繼而把現場資訊串聯到製造執行系統(MES)，可謂建立智慧聯網系統的途徑之一。
接下來將金屬製品業予以拆分，藉由不同次產業的角度，闡述可能的智慧製造路徑。首先如金屬扣件業，產品形成過程含括模具設計、成形模擬、頭部成形、搓牙等製程階段，首要之務便是引進設備與製程的可視化技術、提高生產製程聯網的感知監測能力，有了這個基礎，便可向上堆疊製程品質預診、扣件缺陷分析建模、製程模具預診等進階技術，逐步轉型升級為高值扣件產品。
其次有關模具業，當下最大難題在於勞動人力吃緊，再來就是客戶要求的產品精度愈來愈高，單憑現有運作模式已難以為繼，所以亟欲導入智慧化，需要建立模具數位化生產設計與製造執行系統，以期從協同設計、CAE、CAD、整合生產管理、排程管理，一路串聯到優化模具試模和模具組立程序，強化客製化創新模具產品的生產能力。至於射出成型工廠，則需整合射出機、中央供料系統、模溫機、冰水機、烘料機與熱澆道溫度控制系統等週邊設備，將生產參數資訊上傳雲端監控平台，以利從遠端自動判別成型品質的好壞，必要時執行智慧化參數自動微調，藉此縮短生產週期。
