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智慧機械的現在與未來
2017-12-06    文章來源:就業安全半年刊

王維漢/工業技術研究院組長

  我國產業向來擅長高效率的生產製造,在全球供應鏈中扮演重要角色,然而近年來面臨諸多挑戰,包括新興國家製造業快速發展,促使全球製造業供應鏈及機械設備市場出現板塊移動,亞洲競爭國家持續透過匯率、自由貿易協定等,削弱臺灣產品出口競爭力,德、美、日等技術領先國,以優勢品牌在市場上展開低價化競爭,中國大陸以中、低階產品殺價搶單的作法加入戰局,使得國內精密機械產業備受挑戰,產業朝高效率、高精度、高客製化、智慧化及整廠整線整合方向升級轉型,已是刻不容緩的事。

 

1.我國產業發展面臨課題

  而當許多國家積極發展智慧製造的同時,面對產業升級的需求,我國政府已於去(105)年啟動「智慧機械產業推動方案」,以精密機械及ICT產業能量為基礎,結合智慧機械/機器人、網宇實體(CPS)、物聯網、巨量資料及精實管理等技術,帶動我國精密機械提升至「智慧機械」的層次,協助國內廠商導入智慧機械,促成生產線的智慧化,並透過雲端、網路與消費者快速連結,提供大量客製化之產品,形成聯網製造服務體系,進而打造臺灣成為全球生產製造供應鏈關鍵地位。

  智慧機械產業推動方案為推動產業優化,兩大重點方向如下:

1.智機產業化:

  舉凡整合各種智慧技術元素,使生產設備具備故障預測、精度補償、自動參數設定與自動排程等智慧化功能,並具備提供Total Solution及建立差異化競爭優勢之功能,其範疇包含設備整機、零組件、機器人、物聯網、大數據、CPS、感測器等產業。

2.產業智機化

  藉由推動智機產業化,提升國產設備及關鍵零組件自主技術能力,促使我國機械設備產業結構優化,針對終端市場需求之產業(航太、印刷電路板、汽機車、水五金、紡織等)發展智慧製造之整廠、整線自動化生產設備,進一步提升產品附加價值及生產力。

2.智慧機械產業生態體系

智慧機械產業推動方案是整合中央與地方的能量,並導入國際的資源,擬定三大推動策略如下:

1.連結在地:

利用臺中地區機械產業群聚優勢,以臺中市為核心,串連彰化、雲林、嘉義等地區,透過整合中央與地方資源,建構關鍵智慧機械產業平臺,有效結合臺灣都市發展規劃,提供產業發展腹地與示範場域,將智慧機械納入國際合作與併購關鍵項目,並整合產學研三方能量,以「訓練當地找、研發全國找」的方式,強化產學研合作與培訓專業人才,同時運用國際展覽等方式拓銷全球市場,打造中臺灣成為全球智慧機械之都。

2.連結未來:

將聚焦資源於「長與新的關鍵領域」,即長產品生命週期與新數位經濟商業模式,未來將打造工業物聯科技,逐步推動人、機、物、供需的資訊流智慧化,並推動航太、先進半導體、智慧運輸、綠色車輛、能源、機械設備、電子資訊、金屬運具、食品及紡織等產業,建立廠與廠之間的整體解決方案;在核心技術方面,將持續建立機械自主關鍵技術及相關應用服務,促進半導體利基型設備、智慧車輛及智慧機器人之進口替代;在提供試煉場域部分,將強化跨域合作開發航太用工具機,並整合產業分工體系建構聚落,透過應用端場域試煉驗證其可操作性,再以系統整合方式輸出。

3.連結國際:

主要分為國際合作及拓展外銷兩部分,將強化臺歐、臺美及臺日智慧機械產業交流,引進國外技術並與國際大廠合作;在拓展外銷方面,將配合南向政策,推動東南亞國際市場整體銷售方案,以系統整合輸出、工具機海外市場整體銷售方案,以及強化航太產業之智慧機械行銷為重點,並更進一步整合部會資源,協助產業拓展國際市場。

 

3.智慧機械產業方案之推動方向與策略

  我國中小企業比例高達97%以上,許多中小型廠商,一次就要所有廠商都達到整線、整廠智慧化,對中小型機械業有難度。因此,推動智慧機械產業推動方案的執行重點,力求兼顧各種規模的廠商,也就是兼顧「廣度」、「高度」。由於我國傳統產業過去生產數據多以紙本記錄,仰賴人工操作,尚未數位化,難以提升智慧製造,因此將優先發展關鍵技術,並協助相關廠商將零組件、單機、整線及整廠智慧化等智慧製造解決方案,導入於產線中。

  

           4.智慧製造解決方案

為同時兼顧大中小企業之需求,政府也推動智慧製造3步驟,將生產管理導入數位化,再建立公版聯網平臺,並發展各產業應用服務模組,來協助印刷電路板、機械設備、航太、水五金、紡織等重點產業,打好基礎能力、提供大中小企業資訊管理及全面智慧化應用服務,來加速產業導入智慧化生產,除了針對已經達到生產數位化的大型廠商,將加速推動其邁入智慧製造;更協助中小型廠商,優先導入Smart Machine Box、生產過程導入數位化,從工業2.0進到3.0,再逐步邁入4.0

 

5.推動智慧製造3步驟

 

6.導入Smart Machine Box

未來,為加速產業導入智慧機械,政府結合產學研能量與資源,建立智慧製造解決方案,並選定重點產業進行場域試煉,目前已完成以下智慧機械導入案例,後續將再藉由產線觀摩,進行複製擴散,帶動更多相關產業升級轉型,以下便針對相關案例的導入案例進行說明:

首先為德大機械公司導入「工具機刀庫供應鏈智慧整合製造系統」,該公司為全球工具機最大刀庫模組廠商。為提高其競爭力與顧客滿意度,改善供應商排程不同步,待料時間長,交期無法準確掌握等問題,協助導入智慧技術CPS-ERP系統,透過物聯網(IoT)異質資料整合與機臺健康診斷巨量分析,推動供應廠商製程整合製造,協助進行自動排程分析及產品交貨週期等應用服務,提高供應鏈效率,導入後單一零件平均交貨期大幅降低,供應鏈效率提升。

7.德大機械-工具機刀庫供應鏈智慧系統整合製造系統

其次為桂盟公司導入「高階鏈條智慧化生產系統」,該公司為全球第一大自行車鏈條專業製造廠商。現有高階鏈條研磨組立製程仰賴人工監測、偏差調整,抽檢檢查,品質難以確保,因此透過精實管理、智慧感測與物聯網、巨量資料與CPS等技術,建立生產履歷,提升產品生產效率及良率。導入智慧機械後,使該公司之高階鏈條每條售價提升,提高全球市占率。

8.桂盟企業-高階鏈條智慧化生產系統

最後為漢翔航空公司導入「航太零組件智慧製造系統」,該公司為我國航太零件供應龍頭廠商。為建立航空零件智慧製造系統,精準掌控生產流程與持續降低成本,提升產品的價格競爭力,建置跨廠區物聯網路與雲端資訊處理,並建立生產數據即時擷取/監控/分析/決策等能力,達成設備聯網協同、人機協同、自動化生產管理及自動機器手臂打磨作業,達成工業4.0之系統功能。導入後之效益包含提升工件品質良率、降低生產成本,及年產值提高等。

 

9.漢翔航空-航空零組件智慧製造

此外,推動智慧機械另一個重要成功的關鍵要素,即需加速智慧機械人才的養成,有鑒於此,政府已整合相關部會能量,推動人才培育計畫,以滿足產業未來專業及跨域人才之需求,包括於臺灣科大、勤益科大及中正大學成立北中南智慧機械人培及應用中心,以及推動產學合作及開辦在職訓練課程,培訓企業所需跨領域人才與建立產業人才庫,並推動智慧機械大學聯盟,就近服務精密機械產業聚落。

希望藉由以上作法,加快各領域產業大中小企業導入智慧機械,進行智慧製造,藉此翻轉過往產業代工之形象,改善工作環境,大幅提升我國相關產業生產力及競爭力,有效提升薪資水準。

最後,有關我國智慧機械未來推動及產業連結方面,分別依「連結在地」、「連結未來」及「連結國際」部分,說明如下:

在「連結在地」的部分,中央與臺中市政府合作,已在1002月於臺中成立智慧機械專責推動辦公室,統籌辦理跨部會政策協調及產學研資源整合工作;另規劃於臺中建置全球智慧機械發展中心、智慧機械園區及水湳國際會展中心,以打造智慧機械產業聚落。建構關鍵智慧機械產業平臺,辦理機械跨域交流活動暨供需媒合活動,推動25個以上產業公協會成立智慧機械或智慧製造推動委員會,藉由委員會平臺,盤點智慧機械Maker能量,並調查User之需求後,再辦理跨域公協會媒合活動,促成雙方合作,加速導入智慧機械,進行智慧化生產。

在「連結未來」的部分,以主題式計畫,結合系統整合(SI)業者與機械、航太、能源、紡織等領域之應用廠商,建立智慧零組件、單機智慧化、整線智慧化、整廠智慧化解決方案,3年內帶動廠商新增投資22.3億元。以智慧機械產業領航計畫,選定重點產業(工具機、水五金、手工具、航空及精密零組件加工)之大企業或產業聚落之領導廠商,推動智慧機械產業與系統整合SI廠商,整合智慧技術實際運用於重點產業廠商之產線上,協助朝智慧製造升級(從工業2.03.0、或從工業3.04.0)轉型。另建立智慧製造試營運場域,於臺中精密機械園區建置自行車零組件加工製造所需的國產加工軟、硬體相關設備,開發一條9種零組件混線製造之智慧生產線,預計未來每年透過智慧製造試營運場域,輔導約50家國內中小企業導入產線智慧化系統,直接提升其產值15億元,促進投資20億元,並帶動150人次就業人數,後續將擴大打造汽機車零組件、航太製造業等產業的零件示範生產線。

在「連結國際」的部分,已於今年辦理智慧機械國際論壇及國際交流活動,強化與歐美日及新南向智慧機械產業交流合作。其中臺日論壇方面,促成日商三菱電機與我國簽署MOU,協助國內YUS智動化服務團與三菱團隊結盟,共同切入國際市場;臺歐盟論壇方面,促成國內智慧機械領域公協會與歐洲產業聚落之合作,如:機械公會與法國汽車、義大利航太、德國智慧機械群聚建立合作管道;臺泰論壇方面,促成富強鑫公司與泰商BDI集團在汽車零組件智慧製造、機械公會和泰國工業總會在智慧機械交流平臺,分別簽署合作備忘錄;臺美交流活動方面,促成智慧機械辦公室等與Rockwell Automation簽署在智慧機械與製造及工業物聯網之合作備忘錄;臺德論壇方面,促成友嘉與德國西門子簽署在智慧機械之合作備忘錄。

綜合以上,我們知道在現今的產業發展趨勢之下,我國精密機械轉型智慧機械的路程是挑戰,更是創新、蛻變的最佳機會,可以運用ICT產業的優勢,將單機、整線智慧化,也就是透過導入Smart Machine Box、生產管理數位化,掌握設備即時狀態、優化生產排程,再藉由聯網平臺及結合專業領域知識的應用服務模組(SaaS),走向整廠智慧化,再進一步串聯供應端及客戶端之管理製造與市場資訊,產業將可從根本面變革。期望透過「智慧機械產業推動方案」的落實,帶動我國精密機械升級至智慧機械,為我國智慧機械與相關產業的現在與未來挹注新活力,打造臺灣成為全球智慧製造關鍵供應鏈角色。