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结合智能制造软实力 助金属制品产业升级转型

金属扣件工厂的当务之急,便是提高生产制程联网的感知监测能力,以期向上堆叠诸如扣件缺陷分析建模等加值能量。Plant.ca

遍布在台湾中南部的金属制品产业,堪称是台湾发展历程甚久的中坚产业,不仅产业链分工完整,凝聚性也很强,因而具有相当的国际竞争力,不论水五金、手工具、螺丝螺帽、铝轮圈、扣件乃至高尔夫球头,外销表现都十分亮眼。

虽然属于广义的制造业范畴,但金属制品业和电子业、汽车业或机械业相比,许多地方大不相同。首先在于「3K1Y」(危险、肮脏、辛苦、低廉)特性相对显著,影响高阶人才、年轻人的投入意愿,随著资深员工逐渐迈入退休期,因而面临比其它行业更棘手的劳动力不足、技术断层等难题。

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塑料射出成型工厂可将外围设备的生产参数信息上传云端监控平台,从远程自动判别成型质量优势,必要时执行智能化参数自动微调。ClickConsulting

其次一般制造业、尤其是电子业,生产良率相当高,动辄要计较99%过后小数点有几个9,反观金属制品业,「直通率」(First Pass Yield;FPY)大多落在七成以下,也就是说,如果从制程一开始投入1,000套材料组装,最终产出的总良品数通常低于700件,另有300组以上的材料,唯有透过重工或修理程序转制成次级品或瑕疵品,设法贩售到市场去,才能大幅减少生产浪费。

因为有这些老问题亟待解决,再加上现阶段金属制品业纷纷进入二代接班期,多数的二代接班人皆期望在维持既有经营优势的前提下,引入新兴科技来改造制程,藉此把过去低效率的作业环节调整为高效率;种种因素驱使下,导致这群企业导入智能制造的意愿逐步攀升,甚至老一辈领导者也乐观其成,愿意支持这些创新计画。

换言之当前已有天时、地利、人和,支撑金属制品产业族群投入智能化,连带为相关解决方案的供应商带来一番商机。

提升制程良率,以因应日趋缩短的交期

事实上如果说得更精确,智能化对于金属制品业者而言,已是存亡续绝的关键所在,此时不做,今后可能陷入劣势。也许有人好奇,真的有那么严重?但实情就是如此。大家都很清楚,工业4.0时代就是少量多样的时代,就是产品生命周期缩短的时代,而金属制品业者此时面临的一大考验,即是按照往昔的出货速度,根本无法迎合当下客户设定的交期。

此处以手工具制造业为例,过去平均出货周期为60~70天,但目前大多数客户都要求40天交货,迫使业者必须设法解决这段时差,否则注定难以达交。也许有人问道,这群业者可以多请人手、拉长工时并全力赶工吗?答案是否定的,因为如前所述金属制品业的平均生产良率不高,每产制十件至少有三件为不良品,纵使业者拼了老命赶工,也将徒然制造出许多无效产能,最终依然无法契合客户所要的交期。

若对电子制造业的生产模式有一定了解的人,必然对于稼动率、OEE(Overall Equipment Effectiveness)等辞汇耳熟能详,而此类用户之所以勤于导入智能化,最主要的期望,正是提升稼动率、OEE,也就是拉高产能利用率;由于他们的制造良率够高,再搭配产能利用率的攀升,才会形成相得益彰综效,得以有效应付愈趋短绌的交期、及少量多样的订单交付需求。但金属制品业的良率不佳,一味拉抬产能利用率,效果相对有限。

在此前提下,金属制品业必须尽快导入智能化,但重点并非产能利用率,而是生产良率的提升,且是从中心厂一直到协力厂大家都必须提升,唯有如此,困扰已久的罩门才能获得完美填补,透过整个产业链的力量,共同应付愈来愈短的交期。

建立智能联网系统,缩短生产周期

问题来了,既然要导入智能制造,究竟适合从哪里边着手切入?坦白说,IT能力普遍不足的金属制品业者,很难厘清这些关键问题,以致只能听从解决方案供应商的建议,但如果对方只是想推销产品,业者自身也无力判别这些建议是好是坏,难免做出不正确的采购决策,因而延宕了转型升级进程;换言之,对于金属制品产业族群来说,若有智能制造的专业顾问协助业者进行评量、找出迫切解决的痛点,接著根据这些痛点规划解方,量身产出属于业者本身的智能化蓝图,就能避免走冤枉路。

持平而论,所谓的智能制造或工业4.0,都不是标准化技术,它们只是目标,你可以采用不同的手段来达成目的,有的人从虚实集成下手,有的人从生产全检来出发,只要能达到目的都算是好方法。不过如同前述,金属制品业当务之急必须设法提升良率,所以有必要从设备端出发,先把智能联网系统架设起来。

有监于包括金属制品业在内的许多传产业者,数码化能力不足,大多以纸本记录生产数据,因此政府几年前主导开发了智能机上盒(Smart Machine Box;SMB),透过这套装置附加于机械设备,即可实现资料处理、储存、通讯协定转译、传输等一连串功能,意即自动化采集机台资讯,继而把现场信息串联到制造执行系统(MES),可谓建立智能联网系统的途径之一。

接下来将金属制品业予以拆分,藉由不同次产业的角度,阐述可能的智能制造路径。首先如金属扣件业,产品形成过程含括模具设计、成形模拟、头部成形、搓牙等制程阶段,首要之务便是引进设备与制程的可视化技术、提高生产制程联网的感知监测能力,有了这个基础,便可向上堆叠制程质量预诊、扣件缺陷分析建模、制程模具预诊等进阶技术,逐步转型升级为高值扣件产品。

其次有关模具业,当下最大难题在于劳动人力吃紧,再来就是客户要求的产品精度愈来愈高,单凭现有运行模式已难以为继,所以亟欲导入智能化,需要建立模具数码化生产设计与制造执行系统,以期从协同设计、CAE、CAD、集成生产管理、排程管理,一路串联到优化模具试模和模具组立程序,强化客制化创新模具产品的生产能力。至于射出成型工厂,则需集成射出机、中央供料系统、模温机、冰水机、烘料机与热浇道温度控制系统等外围设备,将生产参数信息上传云端监控平台,以利从远程自动判别成型质量的好坏,必要时执行智能化参数自动微调,藉此缩短生产周期。

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