■富強鑫精密工業 / 林宗彥 博士
前言
工業4.0 議題近年在全球不斷發酵，全球製造業紛紛導入各種資訊科技，包括物聯網、雲端運算、大數據、人工智慧等，以精進製造技術，並試圖達到提升製造精度、效率，以及降低成本等目的。工業4.0 的價值似乎已是製造業的普世價值，但隨物聯網、大數據、感測技術等技術的導入，其背後是否隱藏未知風險？從工業化的發展不難看出，傳統工業化的機械化、電氣化、自動化到數據資訊化，工業化和資訊化，是一種相互滲透、相互融合的過程。數據資訊化、智慧化和網路化建立在機械化、電氣化、自動化的工業化基礎之上，而機械化、電氣化、自動化也需要通過數據化、智慧化和網路化提升到一個新的製造水準。資訊技術也解決分工細化與交易成本上升此一傳統經濟增長中難以克服的矛盾。但若僅將工業生產製造中的過程數據加以資訊化也難以發揮工業4.0 應有的價值。
轉型工業4.0 前需思考的問題
在臺灣射出成型生產製造端的實務上，常忽略數據收集本身的價值，如何利用資通訊的技術或設備收集生產過程數據以達到提升生產效率與降低成本之目的才是工業4.0 的價值。以射出成型產業為例，射出成型工業4.0 的運作必須克服四個瓶頸：「量測監視：量測什麼，怎麼量？」、「數據收集：紀錄什麼，設備之間如何溝通？」、「製程建模：怎麼建模，用甚麼方法建模？」，以及「智慧決策：適應控制的演算法則、如何管理生產降低浪費？」當我們在思考這些導入的技術瓶頸時，通常都已面臨穿著西裝改西裝的窘境，筆者整理出幾點臺灣射出成型工業轉型4.0 前應該要思考的問題：
• 收集的資料能否反應設備的使用效率？是否時刻監控成型的節拍時間？
• 收集的資料能否反應生產瓶頸在哪裡？是否時刻監控設備停機的時間？
• 收集的資料能否指出工廠的損失在哪？是否時刻監控生產的品質狀態？
• 俯拾即是的生產損失在哪裡？不要過度迷信AI 智慧，因生產損失俯拾即是！
• 資料收集系統是否具跨平臺開放性？雲端跨平臺數據交握，避免數據孤島效應。
• 資料收集平臺功能擴充的可能性？射出成型數據應用，持續擴展數據的價值。
• 生產作業模式是否順應系統調整？建構生產數據解析，持續改善生產效益。
• 團隊是否具閱讀工程資料能力？數據應用教育訓練，快速聚焦異常的真因。
藉由應用工業化與資訊化的設備與技術進行數據收集，協助解析射出成型生產端掌握成型過程中生產不穩定的因素與是否有未知的浪費，尋找俯拾即是的生產損失在哪，逐步改善生產之穩定性，優化生產效益、人機協作的自動化，再到最後的AI 智慧，如圖1 所示。如此一來，便可提升企業生產現場人員的專業知識、技能及工作態度，降低射出成型工業4.0 導入的風險。
圖1：智慧製造工廠導入步驟
智慧製造解決方案：iMF 4.0
射出成型的成型條件、環境變數及塑料變異等，皆是影響產品品質的重要關鍵，為達穩定可預測的生產模式，富強鑫(FCS) 以在射出成型領域四十餘年技術智慧的結晶與積累，融合資訊科技(IT) 與通訊科技(CT)，推出iMF 4.0 智慧製造工廠系統（圖2），該系統朝四個主要層級發展「智慧塑機」、「智慧周邊」、「智慧製造」及「智慧管理」。
智慧塑機
透過感測器的建置，蒐集與監視量產過程中環境、塑料、設備磨耗的微量變異導致的熔體流動變化，使設備依據產業領域知識進而自診斷、自調整與自決策，強調射出成型大量生產時，射出機設備對成型穩定的監視與適應環境變化的調適控制技術能力。
智慧周邊
從射出機設備推演至成型製程的觀點，將周邊生產設備（模溫機、冷凍機、烘料機、吸料機、機器手臂等）採國際通用工業通訊協定，如：RS485、Modbus等進行數據傳輸，將周邊設備運轉效能納入監控的範圍，集成至射出機控制系統集中管理，實現射出機控制器監控周邊設備的工作狀態，並擴大智慧塑機穩定控制的能力，提高作業與管理的效益。
智慧製造
成型製程變化並非單純來自環境、塑料、設備磨耗的微量變異，考量作業流程的疏失導致成型不良，由熔體變數或模穴壓力感測即時線上監控品質，同時搭配機械手臂執行不良品檢出作業，節省生產與SQC(Statistical Quality Control) 過程中的人工與材料的成本，並增進效率。
智慧管理
收集數據本身並不是重點，重點在如何讓數據產生利用價值，透過智慧管理系統收集成型關鍵熔體變數，找出生產進度的瓶頸與導致成型品質偏移的真因。同時，透過即時計算與顯示整體設備效率(Overall Equipment Effectiveness, OEE）訊息，並統計設備、生產等異常訊息，使生產管理者得以掌握即時生產狀態，規劃計劃性的預防維護計劃(Planned Preventive Maintenance Program, PPMP)，減少意外停機的風險。藉由實踐工業4.0 行動運算、分析與優化，除可提升效率與降低浪費外，還可同步監看全球生產線的設備狀態，達到異地生產管理與快速決策。
圖2：iMF 4.0 智慧製造工廠管理系統
結語
FCS 超前部署為客戶打造智慧解決方案，自2017年便推出iMF 4.0 智慧製造工廠系統(intelligent Manufactory)，將其搭載於射出機，可藉由與周邊互聯信息達到自主調適及控制質量參數，再運用智慧感測模組提升產品良率並降低生產浪費，而透過成型關鍵熔體變數的工程數據監察與反饋建議，達成預先提醒並避免意外停機造成的損失。除此，FCS 成立專業團隊協助客戶端進行智慧製造團隊的建立與培訓，搶佔「智」造先機。■
