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WFH之下的工业4.0布局思维1
满足CNC预诊应用所需技术与方案

【作者: 陳念舜】2020年07月03日 星期五

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自从2011年工业4.0问世迄今10年来历经不同阶段,CNC工具机也从最早期仅通过安装sensor、IIoT搜集传递关键资讯;到後来开始建构平台,或协助於云、端资料库累积足够大数据之後,可用来建立预诊相关零组件、刀具等耗材寿命的叁数与模型。拜今年新冠肺炎疫情推动WFH潮流之下,接下来还可??加速产业OT与IT领域无接触整合。


回顾2011~2016年在台湾推广工业4.0(Industry 4.0)初期,许多机械业者在官方说明会上最常提出的问题,就是:「如果每部机器上都加装了那麽大量感测器,售价要增加多少?」、「若客户机器都用不坏,开发了新机要卖给谁?」殊不知机器初期加装大量感测器,往往只是为了搜集资讯;接下来还要等到融入软体、工艺相关叁数与模型、演算法之後形成专家系统,以有效预诊维护设备或加值,才算实现真正工业4.0的核心理念CPS(Cyber physical system),有助於最终转型为数位企业。



图1 : 目前终端加工业者(User)为了争取市面上多样少量、大批量客制化或难切削材订单,还要克服24hrs不间断作业与设备稼动率等课题。(source: img.directindustry.com)
图1 : 目前终端加工业者(User)为了争取市面上多样少量、大批量客制化或难切削材订单,还要克服24hrs不间断作业与设备稼动率等课题。(source: img.directindustry.com)

尤其目前终端加工业者(User)为了争取市面上多样少量、大批量客制化或难切削材订单,还要克服24hrs不间断作业与设备稼动率等课题。唯有藉着掌握所有工艺和预防性维护(Predictive Maintenance)技术,来分析制程中搜集与累积的大量设备运作即时资料;并搭配设备制造厂商(Maker)提供相关叁数或量身订作,才能产生真正有效的预防性维护模型,用於设备故障前有效预测、找出潜在问题并即时解决。「倘若预测越精确,便能缩短前置时间,以延长设备、零组件寿命,实现零意外停机理想,甚至满足未来自适应智慧制造需求。」


CNC工具机上下游 利用预测诊断加值

例如工业大数据专家李杰在担任鸿海集团、工业富联公司(FII)??董事长之前,曾於2012年辅导高圣精密机电公司研发智慧带锯机,便是透过所提供的人工智慧(AI)演算法模组进行数据分析、预测,并逐步减少感测器数量、精确部署,来解决客户长久以来头痛的刀具耗损问题,可在生产过程中更精准掌握带锯机的使用寿命与切削数据。



图2 : FII引进「采集数据为基础,须以平台为核心,应用才是关键。」的概念建立关灯工厂,从而改善品质与成本。(source: fii-foxconn.com)
图2 : FII引进「采集数据为基础,须以平台为核心,应用才是关键。」的概念建立关灯工厂,从而改善品质与成本。(source: fii-foxconn.com)

到了接任FII??董事长期间,李杰还将「采集数据为基础,须以平台为核心,应用才是关键。」的概念导入电子代工产业,经由建立故障预测与健康管理模型(Prognostics Health Management,PHM)来预诊表面贴装、CNC加工等制程中的烙铁头、吸嘴、车刀的使用寿命与机台状态;再经过手机App让管理层即时监控作业流程、叫修派工,从而改善品质与成本。


数控系统导入AI、云端平台 加紧OT+IT融合

此外,随着近年来各式各样云端平台(PaaS)、伺服器资料库、数据中心(Data Center)带动AI(人工智慧)蓬勃发展,即使向来以保守封闭系统着称的日本CNC数控系统大厂FANUC公司,也开始积极推广「无人工厂」概念,以预防操作人员可能因为私人情绪,导致操作失误或设备意外停机。且因应少子老龄化社会来临,若能藉此将老师傅技艺数位化,亦可避免最终只能靠经验传承揣摩,将更能以达成加工条件、工厂自动化排程最隹化,以因应不同工件所造成的负荷。


台湾机械公会(TAMI)也从早期与产官学研共同推动,在机器设备上加装智慧机械盒(SMB)、自制工业感测器等,快速达成万机联网可视化的目标之後;现在还要致力於Paas层级建立公版机械云,将经过采集生产流程中所产生的大数据分析、纳入资料库;进而开发SaaS层级软体共享、app应用等功能,强化制造业在现场层操作技术(OT)能力。


期盼藉此产生预测诊断、故障主动通报等创新商业模式,甚至能导入IT领域的CRM精准行销或RD、AI应用领域,将自动排程、进料流程最隹化,以协助产业提升竞争力,创造新价值。让部份机械厂商不仅销售智慧机械、输出整厂生产线,甚至卖起软体及新型态的服务,从智慧机械逐步迈向智慧制造,掌握系统整合(System Integrator, SI)能力更是其中关键核心。


疫情化危机亦是转机 工具机可??加速扩散WFH应用

目前除了台中精机、厌鸿机电等工具机厂商皆透过录影视讯教学方式,从远端协助当地代理商与客户调校现场机台,以便验收之外。东台集团也在IT层面升级科技防疫的相关措施来防患未然,减缓疫情的冲击。


东台精机董事长严瑞雄强调,科技防疫绝对不只是IT单一部门的责任,包含公司管理阶层和业务单位都必须共同叁与、投入,整体营运持续管理才能真正到位。如为了满足各单位资料整合与讯息传递,东台各营运系统均已完成建置私有云,提供各部门所需的远距工作环境;并藉由原先已建立的紧急通讯联系机制,确保企业内部的政策沟通与资讯承接无虞。在兼顾企业营运不中断与资安考量下,让同仁於异地办公时能维持各项工作与执行任务。


新代云提供完善服务 分别满足生产与服务需求

此外,基於现今各国热衷推动制造业回流、在地化智慧制造和远距工作防疫等趋势,可见得智慧化、自动化、云端化需求在传统产业应用的必要性更为明显。加工业者也开始快速转型智慧制造,以减少依赖人工;更多机械厂和终端客户主动拥抱工业物联网,回??生产资讯和履历,以累积未来可用於远端预诊服务,或AI机器学习所需的大数据资料库。


新代集团联达智能公司近年来持续推广的「新代云(Syntec Cloud)」服务,也是推动企业克服痛点,更乐意数位转型的一大诱因,能藉由数据可视化与资讯串连,事先察觉、预防发生问题,吸引更多企业愿意导入解决方案,以提供客户更专业、有效率的云端解决方案,相信即使在短期抗疫结束後,该潮流也不会消退。



图3 : 近年来新代持续推广的「新代云(Syntec Cloud)」服务,也是推动企业克服痛点,更乐意数位转型的一大诱因。(source:新代)
图3 : 近年来新代持续推广的「新代云(Syntec Cloud)」服务,也是推动企业克服痛点,更乐意数位转型的一大诱因。(source:新代)

不仅让客户可利用其中「生产智慧云」化身为加工厂医生,提供与生产密切相关的设备数据为核心,自主开发或协同其他加值应用App整合,驱动工厂管理解决方案。待资讯可视化後加值应用,供SI用於远端预测诊断、分析流程,发挥App更大价值。


还能透过「服务智慧云」化身设备管家,排除机械业实际问题之外,再将设备保养、维修、诊断数据和监控维运状态等专业资讯上传云端,以提供设备厂远距支援工具和少量现场操作,就能完成从开发、出货,排查问题到调机等阶段作业,经实际体验所带来的便利与价值,也正好迎合这波抗疫需求,可??为该产品带来新成长动力。


从今年二月开始着手透过云端服务,利用机器人来取代人力,支援终端客户调校机台,打破了当时因交通中断,造成地域隔阂,克服技师跨省服务,还恐先遭隔离14天问题。同时减少人与人之间接触的频率,有效降低感染风险、调配生产人力,而顺利达成客户年後尽速复工要求,甚至提前预备下半年急单。


结语

图4 : COVID-19对供应链和企业营运造成影响。(source:勤业众信整理/2020年3月)
图4 : COVID-19对供应链和企业营运造成影响。(source:勤业众信整理/2020年3月)

随着2020年爆发疫情以来,意外造成WFH经济崛起,包含云端办公、线上会议、远距医疗等「无接触」经济;智慧制造、机器人仓储及物流等「无人化」生产;AI大数据分析、智慧城市等「无极限」应用组成的「三无」经济趋势比过去更明显。


对於未来有意叁与或重组海外第二生产基地供应链的台湾制造业必须超前部署,若再度面临流行病或极端气候冲击时,才能有效因应终端消费市场与人、物、料三流断链的局面。台湾工具机产业也在这波疫情中从关键零组件组装、出货,到客户端调校、验收、加工生产等压力环环相扣,对於企业亦不失为一场「免疫力」的考验,体质不全者将会面临营运危机,从政府、企业、员工到消费者都须建立具备韧性(Resilience)的因应措施。


**刊头图(source:blogs.3ds.com)


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