中小企業實現智慧製造的第一步
機聯網與數位可視化,及其導入後的可見成效


✎【財團法人精密機械研究發展中心 張乃文先生 | 2021-11-10

我連續3年常態性辦理政府推行的智慧機上盒(smart machine box, 簡稱SMB)輔導計畫,就107-109年連續3年的計畫效益整理,可以確定的是:「在受輔導業者整體訂單沒有降低的條件下,經導入SMB技術的生產線有設備稼動率提升的高度一致性(表一),但是提升量值的幅度與受輔導業者接受輔導前的本質有關。」

表一、各年度SMB輔導計畫受輔導業者稼動率(可動率、性能效率)平均提升值

107年、108年屬於台灣機械產業的高度成長的年度,但是109年初全球開始遭遇新冠病毒疫情威脅,全球產業供應鏈幾乎靜止,台灣前半年景氣遭受影響程度頗大,但是下半年景氣大致上回復到正常情形。表一中,107年SMB輔導計畫的稼動率主要來自廠商定義;但自108年起提案計畫書中已將工業工程管理中對於設備的可動率、性能效率、良率的加以定義,輔導單位須依定義提供該案效益計算方式之佐證資料。故108年、109年的數值有其參考上的一致性。就數據來看,導入SMB有高度比例(約75%)可以提升受輔導業者的設備時間可動率(年度平均值範圍介於6.4%~11.62%)。如果SMB輔導計畫可以幫助廠商稼動率提升,這個現象究竟是怎麼造成的呢?以今(110)年拜訪的一家使用車床加工手工具棘輪受輔導業者為例,由於製程單純,反而能夠詳列生產流程(如圖一與表二)來進行說明。

棘輪(圖一上圖,黑色零件即為棘輪)加工製程相對簡單。一般來說,棘輪加工前會先取得外環粗胚(已經經過滾壓製作的含外齒高碳鋼坯料),再利用車床進行1.內齒加工、2.圓環導角加工與3.於合於規格的圓環長度車斷成為棘輪。設備許可的情況下可以使用一台設備與一道加工製程就可以完工(如圖一下圖,「生產作業」右側圖示呈現的上料+加工(程式執行作業1.2.3)+下料,即可完成一個製品)。表二在予細分,列舉不同類別的詳細作業共有29項,包含:準備作業8項(P1~P8)、更換作業3項(C1、C2、C3)、調整作業2項(A1、A2)、加工作業2項(T0、T1)、量測作業3項(M0、M5、M9)、搬移作業6項(L1、L11、L5、L51、L9、L91)、數值紀錄4項(R0、R1、R5、R9)、故障中止2項(S0、S1)。

圖一:以手工具棘輪利用車銑複合機加工製程為例(上圖:手工具與棘輪示意圖;下圖:棘輪加工製程)

工具棘輪加工作業製程列表

就最簡單的SMB技術導入後,會將設備上的實際加工時間T1、上下料時間L1+L2與設備中止的時間S0+S1等3類(共5項)的時間點不間斷且即時的記錄下來,也會將整個設備運轉時每一次完成加工程序時加以計數;另外,由於本案設備控制器為國產製品,因此控制器可區分的資訊項目更為詳細(例如:灰色(P7、P8)表示設備通電但未執行生產程式;深/淺橘色部分(A1、A2、C1、C2、C3、T0、M0)表示設備有人員操作但非穩定生產狀態;綠色表示執行加工程序(T1);淺黃色表示加工程序中止(L1、L2));顯示紅色(S1)表示設備故障或臨時觸發故障訊號(S0)。經過軟體整理後,也可以將分類的時間加總,改以性能效率、設備可動率的量化指標呈現,例如性能效率52%、設備時間可動率80%等。

有了上述的圖示或數值的即時呈現,且「人」對於「顏色」或「面積」的變化、「數字」量值的改變、「曲線」變化等圖形差異發生時,都會在腦袋浮現:「應該發生了某件事!!」,如果看到這個訊息的人剛好是管理者,通常就會介入生產系統進行管理。

SMB技術提供了稼動率與產量的即時資訊,假設某個生產體系原本就缺乏管理,可視化所帶動的「即時發現異常」所導致的「即時性管理」介入行為,當然就能立即提升稼動率與產量。而有了即時性的介入管理,就有機會獲得(如表一)約平均5%~10%可動率提升。如果投資約40萬~50萬元有這樣的結果, 實施SMB輔導計畫實在是非常划算的一項投資。聽完這些訊息,是否開始想要投入智慧製造的行列了呢?快來導入機聯網與可視化技術吧!!

如果以改以管理的觀點來看,數位化(機聯網與可視化技術)的改善是片段的,因為基礎的數位化只能很快地告訴您:「設備停了」,還不能真正告訴您「為什麼設備停了?」,還須與過去的實施經驗結合才能做到持續性的問題發現與改善,千萬不要只進行了設備聯網與設備稼動率可視化就自滿而止步不前;圖一的最左側用了黑底色的「管理」來區分圖一各種作業也是在暗示您,「管理」管理才是中小企業看不見的「浪費」黑洞。