七十年老工廠不靠外援 傳統機械業者靠自己打造智慧工廠
廖家宜 2019-12-10
老牌沖床設備大廠金豐機器，從1948年創立至今已逾七十年，可說是間名符其實的「老工廠」，然而四年前投入智慧工廠轉型時，卻大膽嘗試一路從做中學，不但透過低成本開發工具自建機聯網裝置，也導入AI解決目前最迫切的準時交貨問題。
金豐機器不僅是全台最大沖床設備製造商，同時也是全球第四大生產商。沖床可用於生產汽車車體、傳動軸、齒輪等，小至手機殼、硬幣等舉凡金屬成形相關需求，在其生產線上皆可看到沖床設備的運作，包括富士康在內也是金豐機器的客戶之一，去年更打進離岸風電市場，成為全球唯一可生產離岸風電塔柱的沖床設備廠商。
然而過去幾年，因全球市場低價競爭，為了走出差異化，金豐機器轉往大型客製化與特殊機種。在金豐機器所生產的設備中，小至25噸、大至3,200噸都有，大型沖床甚至可達4層樓高，這也使得大型沖床的生產過程相當不易，必須先個別生產，再行組裝， 如此來往平均生產週期要耗時6到8個月，相當冗長。
而另一方面，市場也在發生劇烈變化，少量多樣的訂單需求增加，加上交期縮短，無不形成金豐機器生產的巨大壓力，例如為在製造期長的情況下如期交貨，工廠不得不同時進行設計與生產，但卻也因此增加許多難以被掌控的生產風險，再者，設計一經變更，不僅自製變動頻繁，金豐機器也同時外包生產，二次外包多導致供需預測困難。而另一方面，機台出貨後，產品的穩定、生產狀況皆無數據，難以為日後產品改良與售後服務提供數據，種種生產挑戰，讓這間七十年老工廠開始思索，工廠必須邁入智慧轉型，為產業升級鋪路。
然特別的是，金豐機器在發展智慧工廠過程中，卻是以做中學取代外援，證明老牌工廠也能靠雙手砥礪前行。金豐機器資訊部經理凃佑達率領團隊，自2015年開始進行智慧工廠升級計畫，分別從三大對策著手，包括落實精實生產、提高供需預測，以及發展智能化設備。
凃佑達表示，當智慧工廠議題剛升溫時，金豐機器前後花了2、3年摸索，無法預期效益通常是製造業者最難以克服的心結，因此金豐的作法便採取由小做到大的策略，先由最基本項目開始做起，並利用廠內既有設備驗證，對容易取得的成果先收割。
從容易取得成果收割：設備聯網與數位化
因此金豐率先從設備聯網、工廠數位化開始著手，利用感測器蒐集生產數據，並整合至金豐自行建構的數據收集平台，藉由系統優化提高設備使用率、改善作業流程等，甚至近年更自主開發AI供應商進料預估預測系統。
過去金豐在生產現場有許多作業流程採取人工回報、人工抄表，卻不便於即時掌握設備稼動率以及運作狀態，為了確實掌握生產動向，減少生產風險，金豐機器第一步同一般製造業者一樣從蒐集設備數據開始。從舊設備與新設備兵分二路，由於節省成本、開發門檻低，金豐在工廠內針對舊設備加裝感測器，並透過單板電腦樹莓派(Raspberry Pi)自主開發連網裝置收集數據，而新設備則和PLC直接連線，屆時所有數據都會傳輸到同一個資料庫中。
樹莓派是一種相當低成本的微型電腦，由於其體積輕便，但該有的基礎功能包括I/O、通訊模組等皆具備，樹莓派因此成為許多開發者相當青睞的工具之一，凃佑達笑說，雖然初期外界質疑不到千元的開發裝置究竟能夠發揮何作用，但令人出乎意料的是，從2015年上工至今，廠內僅有2台故障，也證實了樹莓派的可行性。
不只將設備數據數位化，現場的人工作業流程也迎來大改造。金豐在2016年全面導入電子報工系統，在各工作區域佈建數十台的資料收集站，取代過去人工報工方式，而這套系統也是由資訊部門自行開發完成。凃佑達也特別提到，對於現場作業人員來說，導入新的作業流程必然需經過轉換期，因此金豐在電子報工系統設計上也很有巧思，以操作者在10秒內輸入完畢，且動作不超過5個為目標，凃佑達建議，系統設計不僅強調功能性，使用者經驗(User Experience；UX)也是重點。
導入AI 率先解決準時交貨挑戰
金豐在2017年訂立五大更明確的發展藍圖，從產品、裝備、工廠、管理到服務等皆圍繞在智能化架構之下，顯然智慧化已是這家老牌沖床製造商開啟新時代的目標。過去因生產型態使然，金豐面臨最大的挑戰是如何在生產週期長且突發狀況多的情況下，依然達到準時交貨，尤其金豐上游供應商多達200多家，一旦生產途中偶有波動，光靠採購人員透過ERP系統逐一緊盯缺料，根本應接不暇。
為此金豐提出的解決之道，則是利用AI結合ERP進行供應商進料預測，而這也是金豐首次在工廠內導入AI。金豐透過機器學習將ERP系統過去的歷史數據與業務活動紀錄作為訓練樣本建模，結合生產現場的MES系統與IoT數據，用以預測客戶的交期與出貨數量，進而推估零件的庫存與需求量，讓採購人員得以提前預測備料，甚至可排列優先順序。
金豐機器成功轉型智慧工廠，IT系統與數位化扮演相當重要的關鍵，因此一路走來幾乎都是由資訊部門一手主導催生，凃佑達也建議，智慧製造要能落地才有效果，業者不妨可先從簡單易做的開始，培養經驗和信心，之後再逐漸擴大戰果，當想法成功落地實現，未來就會引發更多的創新。
附圖：金豐機器不僅是全台最大沖床設備製造商，同時也是全球第四大生產商。金豐機器
金豐機器資訊部經理凃佑達。廖家宜攝
資料來源：https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=158&cat1=20&cat2=10&id=0000574418_77Z5TEEF0K2S8J9G3AP3W
