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沒資金、研發能力有限 台灣製造業「數位轉型」何解? 看懂智慧製造 虛實整合解決方案

沒資金、研發能力有限 台灣製造業「數位轉型」何解? 看懂智慧製造 虛實整合解決方案

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未來,一直在進步

2022-03-09 10:00

製造業向來為台灣產業的發展基礎,特別是面臨全球高齡化、少子化的人口結構改變,影響未來勞動人口分配,產業結構轉型一直都是刻不容緩的議題。

而台灣的機械廠商有96%為中小企業,在研發能力有限、技術薄弱且資金不足的情況下,該如何推動數位化轉型,朝向「工業 4.0」的方向邁進,更需要產業與公部門之間的鼎力合作。

 

工研院此次獲得優良計畫獎的「智慧製造系統關鍵技術開發計畫」便是為了落實行政院發展智慧機械的策略目標,希望透過工研院執行團隊,解決中小企業與資通訊系統接軌困難的痛點,提升資訊軟體、資料分析與系統整合方面的能力,提供產業共通性平台,未來能掌握高性價比的核心自主關鍵技術,協助各個大、中、小型製造業的升級轉型。

 

製造業力求數位轉型
欲建立一致性標準整合龐大資訊

 

工研院機械與機電系統研究所所長胡竹生對此指出,所謂製造業的數位轉型,可分為資訊技術(IT)和操作技術(OT)兩個部分,資訊技術為企業經營的數位化,操作技術則為製造現場的數位化。

 

舉例而言,如製造業的前線業務,在面對客戶提出的需求時,都會以平板電腦雲端連結公司獲取資訊,但這樣的能量如何第一時間再與製造現場連結整合更多資料,這就是提升企業競爭力的關鍵所在。

 

以製造業來說,若能做到徹底的數位化,就能讓業務人員在與客戶接單時,對於交期的掌握度更高,另一方面,業務人員在報價時,也能隨時掌握製造現場的成本控管,若能發展出整合製造現場與銷售端的共同資料平台技術,企業將運行得更有效率。

 

胡竹生也說,在製造技術端,如何建立平台與技術的一致性,像是網路系統的www形成一致標準,在系統建構上能更加整合、更有效率。而操作技術上,由於每個產業的製造現場機台都不一致,如何將製造現場的資訊集結與資訊技術整合,將是一個巨大的工程。

 

胡竹生解釋,此次發展的技術可以想像成,讓每一群製造現場的機台設備講「共同的語言」,像是工具機與塑膠射出機台在個別領域上講一樣的語言,產生標準化的成形過程,整合起龐大資訊。

 

更上一個層次就是在語言之外,這些設備機台存在於數位空間之內,又該如何描述它,因為機台是實體的東西,若跟資通訊系統結合時,也需有共同語言描述機台,猶如有了「目錄」一樣,存有許多銷售、使用的相關資訊。

 

機台透過「數位分身」模擬運作

銷售、維護皆有助益

 

在這樣的過程中,機台存在於數位空間內,就必須有一個「數位分身」,透過虛實整合系統(CPS),將設計與製造流程串接起來,無論業務人員販售機器,或是維護機台時,就可以用遠端監控的方式連結。

 

未來在這項技術更成熟以後,前線業務人員賣設備給其他業者時,不須先看實體設備,而是透過平台先看數位分身,在購買新機台時,能從描述裡先獲取更多資訊,並在數位空間模擬完整加工過程中的製程特性與動態,修改系統也更知道從何下手。

 

胡竹生也舉例,像是傳統製造工廠裡的老師傅,在製造現場時有很多技術性細節全憑經驗,像是將一項材料加工成某個形狀要花多少時間、切削需配合哪些不同的刀子等,未來只要透過模擬就能精準預估時間,增加其附加價值,並解決資訊整合度不足、經驗待系統化的問題。

 

因此,此計畫針對國內製造業導入共通性平台和應用技術及產業發展痛點與需求,透過科專計畫開發CPS-based及巨量資料分析應用服務關鍵技術,與開放與標準化之聯網與異質網路平台,透過廠商實際場域進行智慧製造產線技術驗證,加速國內製造業導入發展之共通性的平台與應用技術。

 

同時結合法人能量,擴散智慧機械技術,加速產業發展智慧製造生態系,因此五大產業除技術發展外,也擴大技術應用連結,同時與機械公會及產業界聯盟合作,進行技術推廣應用。

 

在此計畫中,胡竹生也提到,研發過程中,由於製造業領域涵蓋廣,又以中小企業為主,極度欠缺數位整合能力,若要上中下游一條龍開發,將投入高昂成本,而多數業者也極需製造數據加值整合技術,協助其技術升級。

 

所幸,在工研院機械所、資策會、金屬中心、紡研所等機構,共同創立智慧製造聯網數據加值聯盟後,透過團隊技術優勢,陸續成立包括射出成型機、機器人與應用、工具機、PCB設備、金屬成型機、聯網平台6大SIG,共同推動及推廣共通性工業物聯網平台與產業資料交換的標準平台。

 

 

虛實整合更進一步

打入PCB、運輸載具零組件、紡織等產業

 

在工研院與產業端共同努力之下,對於整合軟硬之智慧應用模組,致力於建構支持製造智慧化快速發展所需生態圈已漸有成果,除了促成產業鏈中的各家廠商得以在面向智慧機械政策目標快速發展,並逐步輔導相關廠商,提供包括製程資訊監控、稼動率分析等基本的資訊可視化服務外,也逐步支持大數據分析,發展Domain Specific分析預測模型,支持產業發展完整的CPS應用系統。

 

另,建立虛實整合應用之產業鏈,協助企業打入國際供應鏈。例如在PCB產業,這項計畫就協助燿華從軟硬接合板轉型車用板跨入Tier1車廠(Continental),車用板良率從40%提升 至80%;工具機產業則協助先捷成功打入航太供應鏈產業,節省15%營運成本。

 

再者,在運輸載具零組件產業,也同樣協助咸瑞由AM(副廠零件)跨入OEM Tier2,將檢修時間3天縮減至1天;金屬扣件方面,協助南部地區中小企業扣件製造商,打入大型供應鏈。

 

在紡織產業上,除了應用網實整合戰情室及跨廠智慧生產排程,縮短50%的資訊時間落差及20%排程時間,有助於縮短交期,還加速新布種開發過程,使廠商可爭取高毛利差異性布種的訂單,例如,軍警、消防、防疫等紡織產品。

 

虛實整合應用──金屬產業功能示意圖。

 

技術特色

 

  1. 物聯網應用開發平台技術
    專注於開發具備高可用性(HighAvailability)、高可擴性(Scalability)、易監控營運的物聯網應用開發平台,用以縮短設備商或是智慧工廠營運者開發物聯網應用系統的時間,得以解決製造業內普遍缺乏資訊系統人才的問題。
     
  2. 建置機械雲與製造服務生態系統
    用以協助客戶(設備製造商或加工廠)創造價值,並擴大其他產業(金屬切削設備、電子設備、金屬成型設備、塑橡膠設備、紡織設備等),建立應用服務案例驗證商業模式,以協助設備業者轉型成為領域專業SI業者,帶動產業附加價值率提升。

 

虛實整合應用──設備聯網與智慧監控技術。

 

成功心法

 

技術團隊研發「變色龍」閘道技術,有效節省共通平台研發資源,此為工業物聯網(IIOT)方案,特別針對PLC控製器聯網。

 

變色龍採用No Code的設計方案,即使線上不同廠牌PLC設備也可透過單一閘道器完成聯網,且過程不需程式開發,利於製造業OT人員學習使用。這套閘道技術「變色龍」創新的導入方案取得國內製造業者認同,已導入多個產業,最大亮點為PCB產業龍頭欣興集團及華通電腦導入,變色龍於產業中建立另一個IIOT的營運模式,使未來系統於廠內可自主維護、管理及擴充,打通過去聯網軟體難以擴散的根本問題。

 

2011年11月技術團隊投資1.6億元,成立新創公司「奕馬資訊公司」,協助製造業建立工業物聯網(IIOT)資訊系統,初期以PCB產業為主,持續擴散至半導體及光電產業與國內IPC業者次體授權或技術合作。目前已擴散8大產業,設備業者、水五金、紡織、PCB等,聯網超過200種不同製程設備。

 

智慧製造聯網數據加值聯盟成立6大SIG。

 

【法人科專成果表揚】

經濟部技術處推動我國產業技術研發與創新,規劃執行科技專案,整合法人研究機構、產業界與學術界能量,研發前瞻且具產業應用潛力之技術,促進新興產業發展與產業升級轉型。

技術處為表彰對國內經濟和產業貢獻卓越者,特辦理『法人科專成果表揚』,設置「績優技轉獎」、「創業潛力獎」、「科專有感科技獎」、及「優良計畫獎」等獎項,藉此鼓勵法人更勇於開發具前瞻性、關鍵性及跨領域之產業技術,將研發成果多元移轉落實於產業,提升產業創新效益。

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