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自動(dòng)化是什麼?製造業(yè)執(zhí)行自動(dòng)化的5大關(guān)鍵 | 鼎新電腦

文:吳欣珊

發(fā)布時(shí)間: 2022-10-12 13:57:00

智慧製造 自動(dòng)化


現(xiàn)今自動(dòng)化技術(shù)早已應(yīng)用在各行各業(yè),從工業(yè)應(yīng)用的飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、船隻的自動(dòng)定位系統(tǒng),到一般常見的辦公系統(tǒng)如門禁系統(tǒng)、電腦輔助設(shè)計(jì)CAD等,都是運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)果,在科技進(jìn)步的過程中,自動(dòng)化已佔(zhàn)據(jù)一席之地,且逐步朝向智能製造邁進(jìn)。


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智慧製造,自動(dòng)化


什麼是自動(dòng)化?

自動(dòng)化主要為使用各種控制系統(tǒng)的操作設(shè)備,廣義定義為不需借助人力親自操作機(jī)器或設(shè)備,利用動(dòng)物以外的裝置元件或能源,來達(dá)成人類期盼執(zhí)行的工作。狹義定義則是以生化、機(jī)電、電腦、通訊、水力、蒸氣等科學(xué)知識(shí)與應(yīng)用工具,進(jìn)行設(shè)計(jì)代替人力、減輕人力或簡化人工作程序的機(jī)構(gòu)機(jī)制。相對人工概念而言,指無人參與的情況下,利用控制裝置使被控物或過程自動(dòng)按預(yù)定規(guī)律進(jìn)行,也可稱為自動(dòng)化。

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自動(dòng)化的3種優(yōu)勢

自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā),除了讓機(jī)械貨運(yùn)具操作者可以獲得休息外,也能大幅減輕製造生產(chǎn)時(shí)的人力作業(yè),強(qiáng)化企業(yè)整體競爭能力。在社會(huì)面臨少子化的狀況下,導(dǎo)入自動(dòng)化技術(shù)成了必需的選擇,自動(dòng)化主要有以下優(yōu)勢:

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提高現(xiàn)場作業(yè)效率並節(jié)省勞動(dòng)力

自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利於將人類從複雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來,藉由設(shè)備大大提高現(xiàn)場作業(yè)控制效率,並能以最低的勞動(dòng)力執(zhí)行作業(yè),將人力運(yùn)用在必要的步驟或需思考的環(huán)節(jié)作業(yè)上。

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節(jié)約能源與材料

以室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)為例,自動(dòng)化目的把室內(nèi)溫度維持在一定值,若有開窗等因素影響,透過閥門調(diào)節(jié)讓溫度保持恆定,恆溫?zé)崴鞯淖詣?dòng)化同理,即便外界溫度干擾,也能藉由閥門調(diào)節(jié)控制熱水維持定值,藉此達(dá)到節(jié)省材料的目的。

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改善產(chǎn)品品質(zhì)、準(zhǔn)確度與精度控制

自動(dòng)化實(shí)行前,不論是製造的參數(shù)、飛機(jī)的自動(dòng)飛行系統(tǒng)、船舶自動(dòng)導(dǎo)航等,從簡單到複雜的系統(tǒng),透過組合各種不同技術(shù)如機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電子等,進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定進(jìn)而實(shí)行自動(dòng)化,讓自動(dòng)計(jì)算符合實(shí)際所需,達(dá)到所想的準(zhǔn)確度與精度進(jìn)而操控設(shè)備或器械。



自動(dòng)化對製造業(yè)的5大關(guān)鍵

在自動(dòng)化發(fā)明前,製造業(yè)本身也需要大量人力操作機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn),產(chǎn)線運(yùn)作以往多數(shù)仰賴人工進(jìn)行,在現(xiàn)今缺人的環(huán)境下,生產(chǎn)線設(shè)備的自動(dòng)化也勢在必行,而產(chǎn)線自動(dòng)化對製造業(yè)主要有以下優(yōu)勢:

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較少的勞動(dòng)成本

自動(dòng)化設(shè)備可以操作並減少人力操控機(jī)臺(tái)的勞動(dòng)成本,將珍貴的人力資源作用在更加複雜的決策,進(jìn)行產(chǎn)值更高的工作,提高多方作業(yè)速度,提升生產(chǎn)效率。

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產(chǎn)品成本較低

在自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)作的前提下,作業(yè)時(shí)間與使用材料數(shù)量皆一致,自動(dòng)化可協(xié)助材料數(shù)量控管,與整體生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間掌控,以便計(jì)算採購數(shù)量與生產(chǎn)排程,控制預(yù)算與時(shí)間。

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較高的生產(chǎn)率

自動(dòng)化設(shè)備的操控下,生產(chǎn)時(shí)間與步驟有高一致性,且對於各站生產(chǎn)時(shí)間嚴(yán)格計(jì)算,產(chǎn)品或零件在各加工位置的停留時(shí)間相同或以倍數(shù)呈現(xiàn),緊湊時(shí)間所產(chǎn)出的速度較快,在製品數(shù)量較少,故產(chǎn)能也高。

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製造產(chǎn)品時(shí)間最短

相對一般有人工作業(yè)的生產(chǎn)線,自動(dòng)化生產(chǎn)線從開始生產(chǎn)製造直到成品完工之間所需時(shí)間最短,且生產(chǎn)時(shí)間固定,方便管理者估算現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)時(shí)間與產(chǎn)能。

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工廠佔(zhàn)地面積較少

自動(dòng)化生產(chǎn)線大多皆為機(jī)電一體化,當(dāng)規(guī)劃產(chǎn)線運(yùn)作與配置時(shí),除了機(jī)電配置外,原先預(yù)留給人員的空間可以吊至天花板或生產(chǎn)線上的機(jī)械手臂取代,所需空間較小,較不佔(zhàn)廠房空間。


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智慧製造,自動(dòng)化

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自動(dòng)化與智慧製造的差異

智慧製造是近年數(shù)位化趨勢開始後所開始的重要議題,由企業(yè)內(nèi)部開始數(shù)位化進(jìn)程(數(shù)位化→數(shù)位優(yōu)化→數(shù)位轉(zhuǎn)型),同步轉(zhuǎn)移至生產(chǎn)現(xiàn)場,搭配智能感測現(xiàn)場蒐集數(shù)據(jù)後,企業(yè)因應(yīng)數(shù)據(jù)執(zhí)行對策。自動(dòng)化是智慧製造的必須前提,而智慧製造是自動(dòng)化與AI人工智慧的結(jié)合運(yùn)作,兩者對於製造業(yè)都是重要的進(jìn)化,但成長性卻是不同層級(jí)。

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自動(dòng)化:

無人參與的情況下,利用控制裝置使被控物或過程自動(dòng)按預(yù)定規(guī)律進(jìn)行,例如運(yùn)用程式設(shè)定讓機(jī)器遵循設(shè)定參數(shù)運(yùn)作執(zhí)行不間斷生產(chǎn),當(dāng)所有設(shè)備都進(jìn)行設(shè)定後,各司其職進(jìn)行站點(diǎn)與站點(diǎn)間的流線運(yùn)作,達(dá)成產(chǎn)線自動(dòng)化無人生產(chǎn)。

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智慧製造:

在高度自動(dòng)化的生產(chǎn)過程中,裝置在設(shè)備上的感測器執(zhí)行蒐集並處理即時(shí)數(shù)據(jù),透過數(shù)據(jù)例如關(guān)鍵績效指標(biāo)、整體設(shè)備效率的呈現(xiàn)了解實(shí)際生產(chǎn)狀況,運(yùn)用AI人工智慧與機(jī)器學(xué)習(xí)能力,建立模型並預(yù)測設(shè)備生產(chǎn)過程與結(jié)果,自動(dòng)執(zhí)行異常偵測,預(yù)防生產(chǎn)現(xiàn)場異常狀況發(fā)生。


延伸閱讀:何謂智慧製造?實(shí)施工業(yè)4.0的關(guān)鍵



AI的突變式發(fā)展,除了改變?nèi)祟愒诠ぷ鲿r(shí)的思考與方式,也直接影響到工作面貌,對於傳統(tǒng)的製造業(yè)而言,進(jìn)行數(shù)位化進(jìn)程的流程,也需要AI的助力。AI在數(shù)位世界內(nèi)的合適基礎(chǔ)上,取代原先的製造業(yè)的繁瑣工作,藉由自動(dòng)化或優(yōu)化生產(chǎn)流程,減少錯(cuò)誤並進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控與維護(hù)、預(yù)防警示、數(shù)據(jù)蒐集分析,並幫助人力決策判斷,預(yù)測市場需求,幫助企業(yè)讓自動(dòng)化加速到智慧製造的進(jìn)程,使AI與人類協(xié)作工作的同時(shí),釋放人力與產(chǎn)值,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)位轉(zhuǎn)型。


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如何施行自動(dòng)化,自動(dòng)化流程介紹

製造業(yè)施行自動(dòng)化,需分兩個(gè)面向處理:企業(yè)資源規(guī)劃與生產(chǎn)程序規(guī)劃。

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企業(yè)資源規(guī)劃

針對企業(yè)內(nèi)部所有資源的整合與數(shù)位化,進(jìn)行管理自動(dòng)化,例如遙控與感測技術(shù)結(jié)合電腦網(wǎng)路技術(shù)的IoT性能,運(yùn)用最少人力掌握即時(shí)數(shù)據(jù),監(jiān)控產(chǎn)線細(xì)節(jié)與設(shè)備管理,分析數(shù)據(jù)並進(jìn)行不同單位的自動(dòng)化管理,從設(shè)計(jì)、試產(chǎn)、物料入庫、生產(chǎn)加工、良率、出貨、經(jīng)營管理、售後等,藉由自動(dòng)化將各單位數(shù)據(jù)統(tǒng)整,協(xié)助企業(yè)整合管理。

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生產(chǎn)程序規(guī)劃

現(xiàn)場執(zhí)行者管控整體生產(chǎn)作業(yè)流程,自動(dòng)化協(xié)助整體生產(chǎn)製造與加工作業(yè)的流暢執(zhí)行,藉由數(shù)據(jù)蒐集分析可能問題癥結(jié)點(diǎn),並預(yù)測未來可能產(chǎn)能,提高現(xiàn)場生產(chǎn)效益。從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場開始,經(jīng)由加工、運(yùn)送、檢驗(yàn)、包裝等一系列產(chǎn)線作業(yè),生產(chǎn)現(xiàn)場流程規(guī)劃可分以下幾個(gè)步驟:

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整體生產(chǎn)時(shí)間

依據(jù)訂單與客戶需求數(shù)量,計(jì)算出完成訂單數(shù)量所需生產(chǎn)時(shí)間,確定產(chǎn)品在完成時(shí)間內(nèi)製造出確切數(shù)量,評(píng)估自動(dòng)化後的固定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)出數(shù)量誤差值在一定範(fàn)圍下。

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站點(diǎn)作業(yè)時(shí)間

各加工或生產(chǎn)製造站點(diǎn)的作業(yè)時(shí)間計(jì)算,需取得站點(diǎn)作業(yè)時(shí)間一致或平衡,避免站點(diǎn)半成品或在製品堆積情形發(fā)生,影響最終產(chǎn)能。

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感測器設(shè)置

除了產(chǎn)線自動(dòng)化外,計(jì)算自動(dòng)化後的生產(chǎn)線產(chǎn)能並推估實(shí)際作業(yè)時(shí)間,感測器的設(shè)置紀(jì)錄可協(xié)助上述問題數(shù)據(jù)化,讓現(xiàn)場管理者了解實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)。

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生產(chǎn)線平面設(shè)置

自動(dòng)化設(shè)備可依工程順序排序,因多數(shù)站點(diǎn)無須人力操作機(jī)械,以U字型生產(chǎn)線設(shè)置,減少生產(chǎn)線作業(yè)範(fàn)圍,人員主力用於產(chǎn)線入口與出口的入料與接手成品。

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燈號(hào)配置

即便產(chǎn)線自動(dòng)化,也需設(shè)置讓現(xiàn)場管理者或操作人員能目視確認(rèn)的燈號(hào)設(shè)置,協(xié)助傳達(dá)自動(dòng)化生產(chǎn)線上的作業(yè)異常。

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人員配置

確認(rèn)現(xiàn)有自動(dòng)化產(chǎn)線的範(fàn)圍、產(chǎn)線出入口、必須設(shè)置人員控制操作的站點(diǎn),計(jì)算規(guī)劃人力進(jìn)行站點(diǎn)配置,維持自動(dòng)化產(chǎn)線產(chǎn)能。

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智慧製造,自動(dòng)化


進(jìn)行自動(dòng)化的挑戰(zhàn)

在進(jìn)行自動(dòng)化之前,需評(píng)估企業(yè)整體作業(yè)的電腦技術(shù)、自動(dòng)化設(shè)備、感應(yīng)技術(shù)、機(jī)器人等系統(tǒng)整合應(yīng)用,與數(shù)據(jù)串聯(lián)能力,其目的在於降低生產(chǎn)製造過程中的人力需求,與提高最終產(chǎn)線的整體良率與產(chǎn)能,最重要的部分是企業(yè)內(nèi)部思維進(jìn)行轉(zhuǎn)變,與內(nèi)部單位的溝通整合。

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企業(yè)內(nèi)部自動(dòng)化

企業(yè)內(nèi)部需要的是各單位整體資料庫與數(shù)據(jù)串聯(lián),進(jìn)行流程自動(dòng)化,協(xié)助企業(yè)營運(yùn)作業(yè)流暢。例如客戶訂單整理、物料清單整合、出貨管理清單、管理與報(bào)表自動(dòng)產(chǎn)出等,資料進(jìn)行串連時(shí),除了以BPM系統(tǒng)協(xié)助控管生產(chǎn)流程、同時(shí)與ERP系統(tǒng)整合,數(shù)位化所有資料與資訊,整體流程透明化,協(xié)助管理層運(yùn)用數(shù)據(jù)找出問題癥結(jié)並處理,讓企業(yè)內(nèi)部使用同樣語言溝通,加速整體作業(yè)效率。

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產(chǎn)線整體自動(dòng)化

除了產(chǎn)線設(shè)備的更換,評(píng)估新的自動(dòng)化產(chǎn)線運(yùn)作機(jī)制與舊有生產(chǎn)模式的成本比對,人力需求評(píng)估、整體產(chǎn)線規(guī)劃,成本估算;導(dǎo)入感測器,將以往傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)呈現(xiàn),依照數(shù)據(jù)並分析,即時(shí)調(diào)整生產(chǎn)作業(yè)流程,使產(chǎn)線通順,產(chǎn)能提升。


未來企業(yè)除了內(nèi)部系統(tǒng)及產(chǎn)線的自動(dòng)化外,AI的協(xié)作將成為企業(yè)高度自動(dòng)化的運(yùn)作助力,生成式AI所帶來的創(chuàng)新變革,加速企業(yè)的服務(wù)創(chuàng)新能量,例如蒐集數(shù)據(jù)預(yù)測維修、推算供應(yīng)鏈體系的預(yù)估及庫存物料管控、達(dá)成智慧製造等,與人類偕同達(dá)成任務(wù),讓人力能更有效率的執(zhí)行其他高價(jià)值的工作,提升企業(yè)競爭力。


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進(jìn)行自動(dòng)化後的實(shí)質(zhì)效益

因應(yīng)少子化、經(jīng)驗(yàn)無法傳承與少量多樣變化的大環(huán)境趨勢,未來進(jìn)行數(shù)位轉(zhuǎn)型與智慧製造是各企業(yè)的必續(xù)轉(zhuǎn)變,自動(dòng)化搭配感測器收集數(shù)據(jù),則是進(jìn)入智慧工廠,轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔垩u造前的必須作為。而進(jìn)行自動(dòng)化後的主要實(shí)質(zhì)效益有以下3點(diǎn):

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生產(chǎn)現(xiàn)場透明化建構(gòu)

結(jié)合IT與OT,達(dá)到現(xiàn)場自動(dòng)化與數(shù)據(jù)蒐集,背後需要強(qiáng)大的作業(yè)系統(tǒng)協(xié)助執(zhí)行數(shù)據(jù)整合與連動(dòng),MES系統(tǒng)協(xié)助往上集成APS、ERP、PDM,向下透過MDC系統(tǒng)獲得設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與狀態(tài),再依據(jù)現(xiàn)場運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)分配通知物料配送及送貨等運(yùn)輸事宜,跨系統(tǒng)的串接讓整體生產(chǎn)作業(yè)流程與資訊透明化,藉由數(shù)據(jù)達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場精確管控。

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提高設(shè)備配置作業(yè)速度

連動(dòng)監(jiān)控設(shè)備,提前得知設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),透過數(shù)據(jù)確認(rèn)提早警示設(shè)備維護(hù);品管作業(yè)的品質(zhì)檢驗(yàn)資訊,藉由安裝MES客戶端,即時(shí)發(fā)送資料至各現(xiàn)場站點(diǎn)作業(yè)人員知曉,免去現(xiàn)場人員反覆來回確認(rèn),降低現(xiàn)場作業(yè)浪費(fèi)。

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生產(chǎn)工序與派工管理提升

生產(chǎn)現(xiàn)場的每道工序與流程作業(yè)都是環(huán)環(huán)相扣的,如何在開完工單後,讓所有作業(yè)都被執(zhí)行到不遺漏,減少誤差的製造產(chǎn)品,是加強(qiáng)生產(chǎn)管理效率的重點(diǎn)。工單在移轉(zhuǎn)到MES系統(tǒng)後,根據(jù)設(shè)備負(fù)荷狀況與加工需求,將需求任務(wù)與人員配置至機(jī)臺(tái),依據(jù)生產(chǎn)資源調(diào)整;上下站點(diǎn)也透過MES系統(tǒng)防控,避免漏製、錯(cuò)製、遺漏站點(diǎn)等狀況發(fā)生,主動(dòng)預(yù)防並提升品質(zhì)管理,協(xié)助整體生產(chǎn)流暢。

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未來數(shù)據(jù)管理將成為製造業(yè)的常態(tài),在產(chǎn)線自動(dòng)化後,更要提升數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的營運(yùn)性能,協(xié)助生產(chǎn)管控、減少浪費(fèi),企業(yè)需改變原有治理思維,讓數(shù)位化管理協(xié)助整體作業(yè)營運(yùn),提升未來企業(yè)生存競爭力。

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延伸閱讀:智能+製造,數(shù)位化管理的數(shù)智工廠



製造業(yè)執(zhí)行自動(dòng)化的成功案例

伯鑫工具創(chuàng)立於一九八四年,秉持追求精良技術(shù)的執(zhí)著,專注於素有「工具王」之稱的活動(dòng)板手製造,產(chǎn)品類型超過一百五十種,取得的專利超過三百項(xiàng),研發(fā)與創(chuàng)新能量豐盈,屢次榮獲iF、reddot、G-mark等設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)與臺(tái)灣精品獎(jiǎng)的肯定。


但手工具製造被視為典型的傳統(tǒng)金屬加工產(chǎn)業(yè),具有勞力密集特性,原先運(yùn)作模式為事後使用紙本報(bào)工,於生產(chǎn)後半天至一天才將資訊輸入系統(tǒng),現(xiàn)場生產(chǎn)的物件即時(shí)狀況與流向無法掌握。若有突發(fā)狀況或製程需要,在線外製程上更難清楚追蹤相關(guān)資訊,現(xiàn)場必須額外分派人力支援,生產(chǎn)進(jìn)度無法完全掌握,難以答覆客戶交期,影響後續(xù)訂單出貨。



為了轉(zhuǎn)型朝向技術(shù)密集,因此需要自動(dòng)化與智慧化的助力。而導(dǎo)入MES等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化後,協(xié)助伯鑫有了以下卓越的改變:


1.製造資訊的連結(jié)紀(jì)錄

導(dǎo)入MES藉由數(shù)據(jù)分析可對生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化,針對加工良率問題,從源頭設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)採集,以便做到異常發(fā)生前的預(yù)防,舊產(chǎn)線建置數(shù)據(jù)收集與工時(shí)紀(jì)錄,後續(xù)做到基礎(chǔ)整合,收集設(shè)備數(shù)量與狀態(tài),再將檢測機(jī)的設(shè)備整合,最終導(dǎo)入品管系統(tǒng)中,過程收集的生產(chǎn)資訊都能透過看板呈現(xiàn)即時(shí)數(shù)據(jù),現(xiàn)場能隨時(shí)應(yīng)對異常狀況。


2.現(xiàn)場可視化管理

現(xiàn)場小平板能於線上做資訊曝光,大平板電視可以看到各線即時(shí)生產(chǎn)效率,現(xiàn)場可以即時(shí)知道生產(chǎn)效率變化並做出因應(yīng),無須到現(xiàn)場,可從看板或電腦得知產(chǎn)線開線狀況,機(jī)臺(tái)設(shè)備的異常情況等,生產(chǎn)做到即時(shí)監(jiān)控與管理可視化。


3.自動(dòng)化產(chǎn)線的參數(shù)載入

進(jìn)站時(shí)系統(tǒng)連結(jié)設(shè)備,設(shè)定工單讓設(shè)備載入產(chǎn)品生產(chǎn)資訊,自動(dòng)載入加工參數(shù),節(jié)省原先需人員換模校模的時(shí)間,生產(chǎn)完自動(dòng)檢測即時(shí)計(jì)算良率。原先需要4到5人支援的產(chǎn)線,透過自動(dòng)化可僅需一人協(xié)助,生產(chǎn)參數(shù)更可根據(jù)老師傅的經(jīng)驗(yàn)調(diào)整後續(xù)自動(dòng)載入設(shè)備,既可預(yù)防人員的操作失誤,又可以傳承難得的老師傅經(jīng)驗(yàn)。



藉由導(dǎo)入系統(tǒng),排程準(zhǔn)確率透過資訊工具的協(xié)助達(dá)到85%以上,藉由不同資訊平臺(tái)的整合與連動(dòng),可以有更多資訊處理自動(dòng)化的效益,營收在五年間成長五、六成。在智慧化的浪潮下,留下來企業(yè)的都是有能力做智能製造,最後回歸到產(chǎn)品競爭力、是否符合市場需求,及營運(yùn)面臨瓶頸能否透過智慧化解決。


延伸閱讀:以智慧化洞見擦亮30年傳產(chǎn)招牌,伯鑫工具打造手工具王國

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結(jié)論

面臨未來的人員成本高升、應(yīng)對環(huán)境不斷變化的製造需求,製造產(chǎn)業(yè)執(zhí)行自動(dòng)化將是必要趨勢,從早已出現(xiàn)的工業(yè)4.0,也已驗(yàn)證未來設(shè)備智能化的發(fā)展走向,如何讓自動(dòng)化深入企業(yè)經(jīng)營與製造現(xiàn)場,提高現(xiàn)場作業(yè)能力,加強(qiáng)企業(yè)競爭力,是未來製造產(chǎn)業(yè)在轉(zhuǎn)型路上所必經(jīng)的路途。

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內(nèi)文資料來源

維基百科-自動(dòng)化

MBA智庫-自動(dòng)化技術(shù)

MBA智庫-自動(dòng)化生產(chǎn)線

工廠自動(dòng)化,創(chuàng)造高效生產(chǎn)線

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