我終於了解何謂西門子的工業化4.0

今年我聽了幾場工業化4.0的演講,說實在的聽的不是很懂,可能是自己的資質還不夠,直到有一次參加了”品質經理人協會年度研討會”,才終於了解何謂西門子的工業化4.0。

工業4.0將會使現有工廠發生怎樣的變化?

德國西門子工業解決方案集團高級技術與標準部門副總裁Dieter Wegener說,在製造業領域,客戶主要面對的課題有三個:生產效率、速度與靈活性。生產效率不單單是指員工或設備的生產效率,速度也不是單單指在短時間內製造出產品。企業需要具備的,是Time-to-market的時間以及客戶多樣化需求的企業靈活性。這代表的是「隨選生產」(Production on Demand),也就是即時規劃生產計畫。當工業4.0解決這些課題的時候,製造的形態或許將發生劇烈的改變。

智能製造-Smart Automation

在Smart Automation中,Production Operation有四種演進

一、1.0(手動): From non-value added to value added
二、2.0(自動化): 減少一些直接人員,但是投資會上升
三、3.0(自働化): Mixed production,Self-inspection
四、4.0(智能自動化): Vertical-add integration (ERP/MES…)並直接連結到機台;Self-Optimization;Cyber-Physical;Human-Robot;Interactive cooperation

而所謂的Smart Approach指的是:machine to machine,machine to human,也就是機器通知人來做,不是人去操縱機器,這個觀念非常重要。另外Access from anywhere,然後可以使用手機控制設備,人可以不需要去現場,因此當設備有狀況時,手機馬上會顯示,這樣在此過程中,人就不會有過多的浪費時間。

西門子數位化工廠解決方案架構

德國工業4.0大廠西門子的祕密基地——安貝格智慧工廠。

安貝格(Amberg)是德國南部一座小小的中世紀古城,全鎮人口不到五萬,走在街上,連行人都很少看到。安貝格智慧工廠數位化和自動化確實是加快產品、減少出錯的功臣,聽說此工廠有99.9988%的良率,但這座工廠至今沒有因為數位化而裁員,甚至在金融海嘯後,歐洲最艱困的時期,也沒裁過半個人。只是以前是第一線製造人員,現在他們在機器後面,掌握生產製造指揮權,更有時間思考怎麼讓生產效率變得更好。

安貝格智慧工廠所採用的數位化工廠解決方案架構,就是如下圖所示,整個全方位整合自動化包含現場層、控制層、操作層與管理層。

工業4.0驅動下更完善的NPDI流程

工業4.0的概念是建構在虛實整合系統(Cybr Physical System,CPS)的基礎上,所謂的虛就是數位化世界,包含產品設計、虛擬生產與PLM(Product Lifecycle Management);而實的部分是指物理世界、現實生產,包含生產工程、執行生產與全方位整合自動化(Totally Integrated Automation,TIA),並架構出數位企業的平台 (Digital Enterprise Platform)。

舉例來說,在產品開發方面,PLM(Product Lifecycle Management)虛擬試製、試驗、優化等軟體已經齊備。在生產計畫方面,通過對整座工廠和設備進行運行模擬,可以減少時間、資源和成本等。

國際大廠New Thinking: What’s Nex

目前國際大廠都在思考以下五件事情

1. 加速產品上市時間
2. 減少試製時間/成本
3. 重視首件通過率
4. 產能利用率上升
5. 保持企業增長功能

針對以上的問題,西門子公司認為企業應該建立數位管理平台、發展虛實整合、公差模擬與驗證、機台監控、混線生產以及創新與併購。

工業4.0驅動下全球製造業6大趨勢

1. 如何運用物聯網、大數據技術與雲端計算
2. 產品開發過程與成本控制需要被透明與精算
3. 越來越重視協同與垂直無縫整合
4. 製造人力精簡
5, 大者恆大,中小型企業必須花更多心思找出路
6. 如何讓工廠先自動化,再來數位化,最後智能化

目前台灣還沒蓋出來這樣的數位工廠,所有企業都還在觀望,但是這座聰明、高產值的德國智慧工廠,倒是已經被複製到缺工的中國,而且還不只有一家,如果推行工業化4.0智慧工廠,3~5年後就可以看得到成效,那麼對我們製造業的衝擊在2017年將會是一個非常大的危急,政府以及企業真的不能忽視這一股力量。

最後有一件事情是值得台灣人驕傲的,台灣的半導體公司,如台積電公司的12吋工廠,按照西門子 顧問的說法,其實已經超越工業化4.0,因此或許我們可以思考,是否有機會複製台積電智慧工廠到其他產業,雖然有點難度,但是至少多了一個方向。

【品碩創新 彭建文顧問小檔案】

曾任台積電營運效率部門主管、內部講師,持續改善活動的內部顧問,也曾獲台積電「卓越工程師獎」殊榮(每年僅3-5位獲此獎項)。

現為品碩創新管理顧問公司執行長,帶領一群台積電出身及志同道合顧問講師群輔導協助企業,問題分析與解決關鍵人才培育、創新改善文化養成與組織變革,也是國際PJ(Problem&Judgement)法創辦人。主要授課與輔導的項目有「問題分析與解決/決策」、「創新思維突破」、「BPR流程改善與創新」、「教練式領導」、「組織變革」、「持續改善」等。