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智能(智慧)工廠如何提高遙距工作能力

在COVID-19疫情期間,無線通信設備供應商海能達公司在中國突然遭遇經濟混亂之際,卻努力做到了許多其他廠商無法做到的事情:他們在深圳的工廠保持正常生產。海能達敏捷地跟緊不斷變化的市場,從 10條生產線中重新劃分部份生產線用於生產一次性口罩。

同樣,寶山鋼鐵股份通過自動化生產保持在上海工廠全天候運作。其工廠的營運符合新的衛生準則。據新聞報導,「寶山的兩條200米長的主要生產線已實現無人化,每條生產線僅需要2到3名工人即可完成檢查工作。」

面臨COVID-19所導致產量大幅下降的公司必定非常羡慕海能達和寶山鋼鐵這類先進廠商。在2月下旬至3月初接受全美製造業協會調查的美國公司中,有近80%的公司表示,他們將受到財務影響。預計將有超過一半公司的營運會發生變化。

向智能(智慧)工廠過渡

這種「營運變化」可能會朝更好的方向發展。廠商可以跟隨海能達和寶山鋼鐵等其他廠商的步伐。為了實現目標,採用工業4.0的原理,以適應目前的狀況以及為未來創造更大彈性空間。

像海能達和寶山鋼鐵一樣,仍然需要人工監督操作並在必要時排除故障,但由於工廠實現智能(智慧)化,廠商可以繼續進行自主生產。

儘管製造業對自動化的概念並不陌生,但智能(智慧)工廠超越了分段自動化流程。按照德勤的定義,智能(智慧)工廠是「完全互聯且靈活的系統-可以使用來自連接的營運和生產系統的恆定數據流程來學習並適應新的需求。

智能(智慧)工廠是下一屆工業革命—工業4.0的主要體現。這次革命是透過可以匯總和分析的數據來進行的。

智能(智慧)工廠通過資料實現:

  • 互聯:數據流程向從供應鏈到生產、分銷等整個製造環節。
  • 優化:安排閒置的機器承擔新的工作負荷,從而減少停機時間並提高生產率。
  • 透明:所有利益相關者可以存取實時數據。
  • 積極主動:使用數據分析發現問題,然後在問題演變成瓶頸之前解決問題。
  • 敏捷:可以根據市場需求轉移生產。

智能(智慧)工廠是什麼樣的?諾基亞在芬蘭奧盧的生產工廠實現了99%的自動化,絕對是一個好例子。如果管理層想改變生產,則可以使用「數位孿生/數字映射」(Digital Twin)進行模擬運作,以突出變化影響生產和其他流程。研究模擬結果可以使管理層評估變更風險並相應地決定是否繼續。 該工廠開發了專用無線網路,以協助透過數據加快生產線的重新配置。他們使用雲端技術透過連接移動機械人實現內部物流即時監控流程。

諾基亞有效地採用了工業4.0的原理,世界經濟論壇將其稱為「先進的第四次工業革命燈塔」。「燈塔」是一種將工業4.0原理整合到整個操作過程中的製造工廠,已經跨越了試驗階段。截至2020年,製造業中有44座燈塔。諾基亞站點作為端到端「燈塔工廠」向前邁進了一步,這意味著睿智的原理超越了製造場所並在供應鏈上不斷調整,實現庫存自動化管理,隨時掌控需要運輸新材料的時間。

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分享經驗

雖然並非所有廠商都有如諾基亞般的規模,但關鍵在於,智能(智慧)工廠的原理可以適用於所有規模的企業。在實現完全自動化的過程中有許多增量步驟。

第一步從數碼(數位)化開始。由於智能(智慧)工廠依靠的數據易於獲取、匯總和分析,因此筆紙記錄的作用不大。位於印尼加里曼丹的Petrosea Mining公司的所有流程都缺乏數據, 即使獲取到數據,也不易於匯總。

所有流程實現數碼(數位)化有助於公司在許多領域(包括工人培訓)提高效率。以前,工作人員不得不在公司內部網上瀏覽長篇大論的標準操作程式,而現在只需通過手機上的專有流動應用程式來存取培訓內容。該公司還進行了「遊戲化」培訓,從而提高了員工的投入度。該應用程式使用動畫和視覺效果,使學習變得更加有趣。員工通過回答3,000多個與培訓相關的問題,就可從排行榜上的「士兵」等級晉升為「將軍」等級。

智能(智慧)工廠的基礎

如果數據奠定了智能(智慧)工廠的基礎,那麼科技就是基礎的組件。 以下闡釋智能(智慧)工廠如何使用這些科技。

工業物聯網

施耐德電氣是智能(智慧)工廠的燈塔,使用物聯網監控生產過程並即時傳遞有關生產變化的資訊。供應商通過存取數據可以相應地調整庫存並主動安排發貨。

雲端技術

在勞動力突然中斷的情況下,明智的做法是將生產轉移到另一個位置。或者讓工廠經理從遠端位置監督生產, 雲端技術具備此功能。

大眾汽車正在投資專有雲端平台,該平台不僅可以促進生產,還可將數據傳輸到車隊,以增強客戶體驗,例如自定義媒體串流。通過將來自持續機器監控的數據登錄到生產執行系統中,雲端技術可幫助異地工廠經理通過流動設備或電腦查看即時數據。這種科技可實現遙距存取,並監督生產線和解決瓶頸問題。

3D列印

這是逐層沉積材料的製造過程。電腦檔案存儲有關設計的資訊,然後將資訊發送到3D印表機。這對設計複雜的精密零件特別有用。GE(通用電器) 3D列印開發了專用燃油噴嘴,3D列印的最大優點之一是將生產資訊存儲在易於存取的數據檔案中。假如發生最壞的情況,即使一個工廠中關閉了生產,也可以使用檔案輸入,在另一個位置啟動列印。

機械人技術

機械人已超越了汽車製造業中局限在籠子的範疇。儘管大型機械人仍在籠中執行焊接、粘合和緊固操作,以免意外傷害工人,但如今的機械人卻能與人類並肩協作。視覺引導的協作機械人Hulk幫助佛羅里達州傑克遜維爾的強生公司工廠完成任務,它的任務是幫助人類搬運重物。機械人還用於貨物的視覺檢查和取放操作,從而減少工人重複工作。

擴增實境

零件損壞,而專家不在現場時,擴增實境(AR)可幫助工作人員遙距存取。專家可以將斷裂零件的模型與實際等效物遠端疊加,並即時指導工人進行修復,以節省寶貴的停機時間。AR還可以進行工人培訓。未經任何培訓的工人如需操作機器,可以使用車間的流動設備,並通過AR驅動的過程進行操作,完成自學教程,對新員工培訓特別實用。

單獨工作或協同工作

驅動智能(智慧)工廠的技術非常多,公司可以根據要首先實現的關鍵績效指標來選擇首先實施的技術。

衡量關鍵績效指標適應性的變更可能包括縮短轉換時間(以適應新的需求專案的生產)和生產率的提高。

在這裡,幾乎所有廠商,無論處於數碼(數位)化成熟之路的哪個階段,都可以將這些科技整合到實踐中並提高效率。然而,有許多科技是互相依賴的,因此有時很難單獨採用一種科技。例如,有效的預測性維護需要物聯網和雲端技術相結合來預測機器故障。

中國海爾空調是另一個燈塔工廠,使用互動平台供客戶設計和訂購訂制產品。公司通過性能監視器對產品進行仔細評估,以便發現問題。客戶服務從特定部門檢測性能資料,由此更快地解決問題。智能(智慧)製造的另一個優勢是以客戶為中心,允許大規模定制。

下一步?

為了適應新狀況,許多廠商將通過離線管理非必要員工,並輪換必要員工,從而遵守嚴格的CDC協議。

下一步,數據數碼(數位)化並了解如何將新技術與現有系統集成。共享數據智能(智慧)化可以提高庫存管理效率,並使供應鏈更具彈性。

工業4.0的最大優點之一是使廠商能夠更快地適應變化。例如,海能達輕鬆地將其中的一條生產線重新劃分為生產一次性口罩,這種本來非其主營業務。系統從不斷變化的市場中的即時數據做出反應,繼而推動了這一轉變。

在COVID-19帶來的經濟挑戰之際,工業4.0有望在2025年創造近3.7兆美元的價值。儘管疫情肆虐,然而希望保持生產增長的廠商卻從智能(智慧)製造中學到許多寶貴的經驗。企業可將技術應用於流程結構,以提高適應性,並使企業未來更具彈性。