茂康股份有限公司 高瑞隆
智慧生產 (I4.0)

      智慧生產這幾年成了全球產業界的流行語，但台灣真正起而行的企業並不多。究其原因，並非台灣無此能力，而是缺少導師。智慧生產的導入是件大工程，稍可比擬的是ERP (Enterprise Resource Planning) 的導入。二十年前，德國思愛普 (SAP) 將 ERP 引入台灣，至今 ERP 已成為大部份公司必備的管理工具。其後，很多支援 ERP 的資訊管理工具陸續出現，如用於生產的 MES (Manufacturing Execution System)，客戶端的 CRM (customer relationship management)。但這些系統都只是單工作業系統，其產生的數據要靠人處理。

      這許多數據產生之後，必然要加以應用。「數據是資產」，企業怎能將這個重要資產閒置呢！智慧生產其實是隨著人工智慧 (Artificial Intelligence，AI) 的出現應運而生。AI 根據過去的經驗，依循一定的模式代替人腦。許多先進國家早就提出類似概念，美國叫「Advanced Manufacturing」，日本叫「產業振興計畫- Smart生產」; 但德國給它的名稱為「Industrie 4.0」，標明為第四次工業革命較有震撼力，且德國政府一向能主導產業，很快地訂出方向及目標，各產業公會也訂出指導原則 (Guidance)。所以，現在普遍認為智慧生產的發源國是德國。[註1]

      革命 (Revolution) 是很強烈的用語，必須除舊佈新才能稱為「革命」。第一次工業革命 - 以機械力替代人力，發源地是英國，整體國力提升數倍，使英國成為世界首強，但家鄉的紡織重鎮「曼徹斯特」卻是哀號遍野，導致數萬人失業。第二次工業革命 - 以電機取代蒸汽機，美國得利，將其推上世界最強國；但生產力的遽然提升間接造成 20 世紀初的經濟大恐慌，引起第二次世界大戰。第三次工業革命 - 自動化，日本和德國從戰敗國成功回到世界 GDP 排名第二及第三 (2009年中國超前，日本和德國成第三及第四)。同樣的，生產力的大幅提升，造成日本產能過剩，導致 20 年的經濟停頓；德國則因為歐盟的組成，市場擴大，倖免於難。

      前三次工業革命，都是好壞參半，這次革命會帶來甚麼惡果嗎？留給專家判斷吧。然而，清楚的前車之鑑就在歐盟。歐盟的形成，獨利德國，而產業自動化較差的拉丁系國家則弊大於利。WTO 的成立更助長高生產力國家的威勢，近幾年在德國及日本實際生活過的讀者應可感受這兩個高所得國家的物價竟然和台灣差不多！因為其總體生產力遠高於台灣。所以，產業不走入智慧生產，短期可能看不到影響，但最終是死路一條。

      這幾次工業革命的衝擊都是驚天動地，撼動世界。那麼，智慧生產只是以 AI 取代部分人腦的工作，能稱得上是「第四次工業革命」嗎？事實上， I4.0 的震撼力可能還大於前三次工業革命。有人稱之為「產業革命」，因為其牽扯到的不只是工業生產，而是所有的生產，包含所有行業。台灣資訊專家李開復說：「AI成熟後，職業名稱有『師』的都可能失業，過去認為最需要頭腦且培養期最長的醫師都可能被 AI 取代」。新加坡早已出現無人服務的麥當勞！日本已有無人服務的旅館。無人操作的智慧工廠絕不是天方夜譚。

      大部分生產需要經驗介入，過去的經驗靠師徒傳承，可能有些徒弟青出於藍，但不是全部；或者利用書本，但人腦有限，很難面面俱到。利用 AI 累積經驗，加上人為判斷，經驗只會更豐富，知識更完整，技術更精進。

台灣橡膠業走入智慧生產是必需？還是必然？先想像其前後生產方式及走入智慧生產的橡膠業：


      目前台灣的橡膠業，除了輪胎廠之外，大部分連自動化生產都未進入。然而從零開始反而是一項優勢，所謂改西裝比做西裝還難。橡膠廠可做長遠規劃，循序漸進，先從半自動化開始，從最耗人力的步驟開始以機械取代。橡膠廠最耗人力的地方一般都是在加硫成形。

      此一高爾夫球生產影片，顯示半自動化生產的狀況。從影片中可看到只是利用一些機械及製具取代人力，但為了配合製具，邊料明顯增加，這就是可能發生的取捨。不過，高爾夫球的性質較特殊，規格固定，生產廠可完全回收邊料，所以沒浪費。

橡膠產業的自動化

    1. 自動打料系統：打料雖耗費人力不多，但屬於髒汙工作，可利用自動供料設備做到現場無人化。
    -   設備：台灣已有許多廠商可協助改裝現有設備。一般碰到的不是電機問題，而是空間不夠，無法安裝碳黑大儲桶，這時候可將碳黑儲桶置於較遠的地方，使用螺桿輸送。
    -   膠料：包裝材改成可與膠料共混材料，如EVA，POE。膠料進廠後，使用自動機械直接切膠，節省卸包裝人力。大包裝則採用可回收密封箱，不但較乾淨且環保。
    -   補強劑 (碳黑、白煙)：用量大，可使用自動秤量直接投入混練機，但要注意，碳黑不是好輸送的物料，可能的話，盡量利用重力輸送。用量少可使用預秤袋投入。若無法安裝碳黑大儲桶，可將碳黑儲桶置於較遠的地方，使用螺桿輸送。注意! 碳黑不可氣送。
    -   助劑：預秤後用與膠料可互溶袋包裝 (EVA，RB，POE)，或使用母劑。使用母劑時要注意載體膠對物性及後續使用的影響，有些載體結晶速度慢，剛開始沒影響，但時日久了，慢慢結晶，就會影響物性。所以，很多大廠採母劑自製的方式，取出部分膠料和助劑做成母劑，即做即用，將化學品粉塵汙染縮小在母劑製造。

    以上做到，操作人員在正常狀況下不用進入現場，加上在打料間裝置合適的防護及集塵系統，如密練機集塵罩，可以做到無汙染自動化打料。筆者二十五年前即在大陸無錫見過如上之自動打料系統，所以對現今的台灣業者應易如反掌。

      2. 成形自動化： 射出成形是節省人力的好方法，但有些配方不適合射出成形，而且大部分橡膠加工廠都已有熱壓成形機。較好的方式是利用原來的機台加裝特殊製具及機械手。台灣的機械手產業相當先進，排名世界第四，僅次於美，日，德。由於市場日趨擴大，機械手的價格也愈趨實惠，目前六軸的機械手平均價格約一百萬台幣。據鴻海2015年時估算，若生產線全面自動化，約等於每名現場操作員的工資是新台幣$24,000/月，但不會請假，沒有一例一休。

      3. 成品修飾：這部分，每家廠不同，也是發揮創意的地方，文章不多說。高爾夫球是用石頭磨邊。筆者看過水管襯圈 (大型O-ring)，是將襯圈用輸送帶帶過快轉的砂輪通道，邊料就磨掉且已成粉，可立即回摻。

      4. 包裝： 這部分基本上配合客戶需求，即客製。

      5. 全廠自動化：只要將各獨立作業連起來，就全廠自動化。主要是輸送工作。單純的工作可利用輸送帶，但若長遠考量，無人搬運車AGV (Automated Guided Vehicle) 是較佳選擇，因為具高彈性調配功能，故障時，可馬上用其他機台替代，輸送帶一旦故障即需停機。

    AGV將物料送到各機台後有許多方式上料。高爾夫球生產，因為是固定規格，可使用製具，成本較低。但大部分橡膠廠的產品都是多規格，機械手加製具可能較適用。[註2]

    自動化生產困難度不高，只要有心，和自動化公司充分配合，依自己的需要開出條件，很快可完成。廠家導入自動化生產較理想的方式是：
1. 自己能主導最好，或找一家廠商當主導，一般是找輸送專業。台灣目前規模最大是盟立。
2. 召集相關廠商開會，可分成不同組：打料、成形、包裝、檢測、倉儲等。每一組都需要輸送專業參加。
3. 若有多條生產線，先取一條試做，收集經驗，改善再擴大。
4. 再者，自動化的過程要預做智慧生產的導入，機台的電控要符合 Euromap 通訊協定，避免以後改裝機械的麻煩。

    既然都全廠自動化，人力成本已降到最低，為什麼還要導入”智慧生產”呢? 因為若只自動化而不進入「智慧生產」，最後還是輸家。誠如前述，智慧生產累積經驗是永續的，與日精進，人員怎麼變動都不影響。當上下游都走入智慧生產或銷售，沒有智慧生產的廠家有如聾、啞、盲，必然被淘汰。何況若從自動化過程即導入智慧生產，只是一步之差。工研院統計，導入自動化及智慧生產的廠家，生產成本平均降低 25%。

智慧生產初步需要的應用程式
-  ERP (Enterprise Resource Planning) – 台灣大部分的公司都已導入ERP，這是以會計為中心，將進銷存，客戶資料及供應商資料與之連線的系統。
-  MES (Manufacturing Execution System) – 這是即時生產控管系統，與ERP連線後，資料從鍵入 (In Time) 變成即時 (Real Time) 自動產生。
-  SMP (Smart Manufacturing Platform) – 這是串聯廠家的程式。智慧生產最大的震撼力在「物聯」，生產上稱之「聯盟」。SMP 就是將聯盟的資料串聯。零售物流業是最明顯的例子，賣場 AI 可看到供應商的 ERP 資料，缺少某產品時，AI 直接告知供應商出貨到哪個點，或者預先下單生產。汽車業亦為一例，原廠可看到供應商的庫存及生產狀況。產業聯盟一旦成立，就沒有產能及庫存贅肉。市場競爭時，誰輸誰贏很清楚！精瘦漢子和胖子賽跑，誰贏？

     台灣較可能率先走入智慧生產的產業估計有：電子資訊、運輸、汽車、機械加工、食品、紡織、化工、物流、農業。和這些產業相關的業者要預作準備。工研院機械所已成立相關產業的任務小組協助業者，業者若希望節省時間可和其聯絡。[註3]

[註1] 
維基網站對工業4.0的說明：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B7%A5%E6%A5%AD4.0
財團法人資訊工業策進會產業情報研究所 (MIC) 對台灣智慧生產的文章： 
http://www.teema.org.tw/download/doc/0003%5b20150414%5d.pdf

[註2]
中華汽車AGV介紹：http://www.china-motor.com.tw/03_product_agv.html
國外AGV介紹影片：
https://youtu.be/WIlS3vNSuQ4
https://youtu.be/QKPIOny1AL4

[註3] 工研院機械所智慧系統組，鐘裕亮組長

      FRP，纖維增強複合塑膠(https://www.tongnai.net)，是英文（Fiber Reinforced Polymer ）的縮寫。室外光纜常用FRP做中心加強件；現在皮線纜使用越來越廣泛，皮線纜除使用FRP做中心加強件，還使用KFRP做中心加強件。....... (詳見連結文章)

光纜加強芯FRP和KFRP的區別介紹 (daytime.cool)