MES 與工業 4.0

MES 與工業 4.0 自動化生產

如何邁向工業 4.0 -實踐智慧工廠自動化生產


製造拚轉型 MES 系統是智慧化關鍵!

隨著工業 4.0(Industry 4.0)的蓬勃發展,智慧工廠、智慧農業、智慧醫療儼然已成為趨勢。根據資策會統計,目前全球智慧工廠的規模超過每年 2 千億美元,預估 3 年後將達 3 千億美元。而台灣企業該如何建構智慧製造平台與應用呢?事前要如何妥善規劃評估,才能找到適應企業的 MES 製造執行系統解決方案呢?要怎麼透過虛實化整合、物聯網、智能設備與機器人應用構建適用性高的智慧工廠?MES 系統將會是工業 4.0 的決勝關鍵與主軸。

自動化生產的躍升


智慧工廠是自動化生產的躍升,除了運用機器設備提升效率、良率、降低人力成本與錯誤率外,更透過資訊技術建構虛擬平台,運用工廠建模(Modeling)工具,將生產過程中的工單/製令、生產設備、產品、物料、生產區域等實體生產要件,轉化成可控制的數據與製程。並透過雲端的管理與監控,搭配感測元件與廠內其他智能設備,達到智慧產品、智慧流程、智慧生產的智慧製造目標與實踐。

資料採集

資料整合

建立模型

產能優化

如何設定智慧工廠 MES 目標


虛實化整合、物聯網、智能設備與機器人的應用,會因應製造管理需求與現況不同;建構智慧工廠的應用平台上也不盡相同。而突破與改變是企業在打造智慧工廠的必要元素,進而由管理瓶頸與需求上,設定預期達到的指標。目標可從生產管理的角度上延伸,如:生產效率提升、品質改善、製程能力、彈性生產調度,或提升行銷客服能力。
建議可以先從整體投資效益分析上去決定應該先哪個面向實施,分別以智慧生產、智慧設備與綠色生產及智慧行銷面向所帶來的效益來評估與規劃:


  • 智慧化生產關鍵指標
  • 智慧設備關鍵指標
  • 綠色生產關鍵指標
  • 智慧化生產
    關鍵指標
    預期達成
    目標或效益
    AS-IS
    企業一般現有作業
    TO-BE
    未來導入 MES 系統規劃作業
    虛擬工廠管理 (CPS 整合平臺)
    • 藉由系統畫面即時控管工廠、 落實便利行動管理、提升效率與精簡人力
    • 人員手寫紀錄生產資訊
    • 如欲確認機台參與與狀態,仍須人員實際勘查與調整
    • 虛擬工廠建模:將實體工廠之機台、工作站、生產途程、產品設定各要素建立至 MES 系統管理平臺,建立 CPS (Cyber Physical System) 整合應用
    在製品管理(生產履歷追溯)
    • 透明化生產資訊與物料管理, 進而減少在製庫存品積壓
    • 即時掌握在製品進度
    • 透過人員手寫紀錄生產資訊,完工或換班事後紀錄
    • 建立即時化生產管理平臺,MES 系統與物料/庫存系統、APS 排程等系統整合,管理在製品進度
    生產進度追蹤
    • 透過 MES 系統即時查詢在製品進度,大幅提升生產進度追蹤效率
    • 透過查詢人工彙總之報表或詢問現場進度
    • MES 系統整合訂單資訊與在製品管理資訊,透過系統支援即時查詢
    生產排程管理
    • 提升排程規劃效率
    • 臨時急單/插單可彈性動態調整生產計劃
    • 透過人員手動預排生產計畫
    • 臨時插單或現場機台突發異常,需要相關人員協調排產
    • 依據訂單交期與計畫生產條件(料況、機台稼動、各工單在製進度等),自動安排最適生產計畫
    品質能力
    • 透過監控與收集品質檢驗資料,線上 SPC 監控預防突發異常不良並提升良率,節省不良損耗成本
    • 降低不良現象發生,減少人力處理突發異常
    • 透過人員手寫紀錄品質資訊,缺乏資料積累即時回饋機制
    • 導入 RMS (Recipe Management System) 製程配方管理系統、On-Line SPC 管理,建立品質影響改善因數分析機制
    人員效率
    • 系統化管理與電子化作業,提升人員作業效率
    • 手寫表單及人為作業
    • 整合式自動化結合 MES 系統,減少 人為作業與誤差
    物料管理(物料履歷)
    • 提升物料追溯效率
    • MES系統自動比對物料資訊,避免人員用錯料,節省成本損耗
    • 產線物料管理機制,以紙本記錄為主
    • 於各站輸入工單/物料資訊,錯料即時示警提醒
    • 來料結合生產批,生產設備制程參數及品質資訊,建立完整物料追溯機制
    設備稼動
    • 建立設備預先保養機制,避免異常當機損壞,提升設備稼動率
    • 依時間或保養計畫進行設備維護
    • 導入 MES 系統完整設備保養模組,依照保養時間/次數與生產紀錄機台狀態,結合品質回饋資訊
  • 智慧化生產
    關鍵指標
    預期達成
    目標或效益
    AS-IS
    企業一般現有作業
    TO-BE
    未來導入 MES 系統規劃作業
    生產配方與製程參數管理
    • 藉由製程參數記錄積累與分析,提升優化製程品質
    • MES 系統負責管理各機台製程配方參數,降低人員失誤造成不良損耗,改善作業效率
    • 生產前刷入或感應產品資訊,MES 系統主控匯入機台製程參數,提升作業效率,精簡現場人力
    • 各機台配方參數獨立存放於各機台主機,或由權責人員控管
    • 導入 RMS (Recipe Management System) 製程配方管理系統、On-Line SPC 管理,建立品質影響改善因數分析機制
    預警作業
    • 優化生產作業管理:以系統提升機台、製程異常預警能力,減少突發異常所造成的成本損耗
    • 安全管理:透過監控環境關鍵因子與管理機制,降低工安風險
    • 各機台設備或已具備預警能力,如:現場燈號或人機介面訊息
    • MES 系統結合 On-Line SPC 觸發預先警示並透過多樣管道發佈(信件、簡訊、現場燈號、通訊軟體等)
    設備監控管理
    • 集中式設備監控管理,藉由系統畫面即時控管工廠、落實便利行動管理、提升效率與精簡人力
    • 各管理應用面向如:電鍍各製程配方參數、各製程設備稼動、各所能源監控等
    • 各製程設備單獨具備圖控能力
    • 各設備狀態與稼動率由現場人員管理
    • 能耗資訊由人員事後統計彙總
    • 導入整合式圖控與安裝感測元件,將各所能耗、環境資訊、各機台資訊整合至整合式圖控機制,即時呈現各應用面向管理資訊
  • 智慧化生產
    關鍵指標
    預期達成
    目標或效益
    AS-IS
    企業一般現有作業
    TO-BE
    未來導入 MES 系統規劃作業
    環境、安全 及能源監控
    • 進階能源智能化管理:分析生產過程中積累的各品項/訂單生產數據,整合資料進行成本與效益、產能與能耗趨勢等分析,以執行管理決策,如:汰換耗能設備,提升綠色生產效率
    • 安全管理:透過監控環境關鍵因子與管理機制,降低工安風險
    • 各設備狀態由現場人員管理
    • 能耗資訊由人員事後統計彙總
    • 導入 MES 系統搭配感測元件,建立整合式能源監控與環境監控平臺
    客戶訂單及生產進度追蹤
    • 系統提供即時在製品進度查詢,節省人員耗時確認生產進度,並提升追蹤效率
    • 人員詢問現場進度,或查詢人員繕打之 生產報表
    • MES 系統結合訂單、在製品工單、現場生產等資訊即時回饋查詢
    生產履歷追溯客訴問題回饋
    • 大幅提升問題反應效率,當發生客訴或異常狀況,由系統正逆向查詢生產履歷(料/工單/機台/時間/人員/品質記錄等)
    • 人員詢問現場作業情形,或查詢人員繕打之生產與品質報表
    • MES 系統結合訂單、在製品工單、品質記錄、現場生產記錄等資訊,支援即時回饋查詢,RMA 追溯
    行動化管理
    • 導入電子化、行動裝置,將大幅節省紙本作業時間,提升效率與減少人為誤差
    • 紙本作業為主
    • 結合平板電腦、條碼槍與電子看板等行動化裝置

智慧製造新趨勢


運用 MES(Manufacturing Execution System;製造執行系統)系統架構虛實化整合平台,MES 系統涵蓋智慧化精實管理各面向,並多元整合成本物料管理、生產排程管理、製程配方管理(Recipe Management System ;RMS)、自動化整合作業(智慧感知元件、物料傳輸)與大數據應用,架構資訊流、實體流之虛擬工廠實現虛實化整合管理應用。

虛擬平台

感測元件

行動化管理

大數據管理

智慧化工廠

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