金豐機器工業資訊部經理凃佑達(攝影/洪政偉)

「10秒!沒及時停機馬上損失100萬元!」多年以來,這是彰化工業區一家老字號工具機製造商無解的產線問題,最近,靠IT終於找出了對策。

成立逾一甲子的金豐機器工業(以下簡稱金豐機器),是全臺最大沖床工具機製造商,20年來出產了6萬多臺沖床設備,熱賣全球,年營收超過70億元,連鴻海富士康工廠都愛用。

但是,過去幾年,全球化競爭進入了低價紅海廝殺,臺灣工具機業面臨嚴峻挑戰,金豐機器也不例外,毛利逐年下滑,可是,少量多樣的客製化訂單需求卻越來越多,而且顧客要求的交期越來越短。

客戶型態的改變,對於金豐機器工廠運作帶來了巨大的影響,例如為了要趕上大型沖床的交貨時間,工廠得同時進行設計與生產,因而增加許多不確定的生產風險,加上設計變更、自製/外包頻繁,迫使金豐不得不開始轉型,4年前,高層決定淘汰傳統工廠,來發展智慧工廠。

金豐機器工業資訊部經理凃佑達表示,因為數位轉型,使得製造業IT不再是以往的純IT,更要站上營運第一線,協助公司營運成長。攝影/洪政偉

朝向智慧工廠轉型,更訂定三大轉型方向

在2015年,金豐機器規畫智慧工廠時,就訂定了三大轉型方向,就是要落實精實生產、提高供需預測,以及發展智慧化設備。先以金豐位於彰化總公司的工具機廠,來打造第一間工業4.0示範工廠。金豐高層相當清楚,工業4.0的關鍵是IT和數位化,為此,還特地升格IT,從資訊室改為資訊部,金豐機器工業資訊部經理凃佑達也一肩擔起了這個關鍵任務。

如同一般製造業的數位轉型作法,金豐第一步也是從蒐集數據開始,經由將廠內設備連網,工廠全面數位化,來整合大量生產數據串連至系統,希望經由數據分析來提高設備使用率、降低庫存成本,以及改善作業流程,以落實精實生產的管理方式,從2016年開始進入執行階段。

為了節省成本,凃佑達先是在工廠內導入單板電腦樹莓派(Raspberry Pi),搭配感測器,負責相關數據蒐集與設備連網,比起工業電腦,他表示,樹莓派同樣具有一般電腦該有的基本功能 ,還支援了Windows與Linux作業系統,而且,建置成本更便宜,後來,也決定拿它來用,並安裝在工廠內的產線設施,除了在上面自行寫程式透過I/O介面,來與機臺溝通,還在每個機臺上外掛感測器,如溫度、電流計等,以取得裡面更詳細的生產數據,等到樹莓派蒐集到數據後,會再透過廠內Wi-Fi,將這些數據回傳到後端的資料庫做後續分析。

工廠轉型第一步,先從數據蒐集開始做起

雖然只是數據蒐集,一開始也讓資訊人員吃足苦頭,他回憶,由於資訊人員過去只懂開發寫程式,對硬體完全一竅不通 ,也因此鬧出不少笑話,「剛入門時,甚至以為只要插上網路線,機臺就能連網」他笑著說,但試了半天都連不上,數據出不來,後來才知道沒那麼簡單。為此,他們還花了很長時間全部從頭學起,來熟悉工廠各種老舊設備使用的溝通協定,後來,才順利將數據取出,並將讀取出的數據,轉換成電腦可讀的型式,來進行後續分析的動作。

凃佑達透露,目前廠內約配置了30個Raspberry Pi 2,來持續蒐集每臺機臺上的生產數據,光是前2年總共就蒐集到了30億筆設備生產資料。

有了大量數據後,接下來,金豐資訊部門又花了半年時間,找到這些數據與不同機臺運作的對應關係,例如,根據每個機臺在不同工作負載情況下的電流值、溫度變化情形,來做為異常警示的參考依據,當監測數據出現異常高的數值,即觸發警示。而且,除了在每個機臺前方皆安裝了三色燈,提供現場工作人員燈號警示,他們還更進一步還將這些數據分析結果,以視覺化方式呈現,包含產線生產情況、機臺稼動率等,從螢幕看板上就能一目瞭然,讓公司高層不用親臨現場,從遠端就可以知道目前產線情況,隨時追蹤生產進度。

 

金豐多年來無解的產線難題,僅靠一套IoT監控系統就解決!

甚至,也因為看到資訊部門在工廠導入IoT應用已經獲得初步的成效,後來,就連生產部門也找上門求助,看看能不能夠透過IoT技術,替他們處理多年來無解的產線問題。

異常監控是金豐機器多年來在生產測試高速精密沖床機遭遇的一大痛點。 一臺造價逼近千萬元的高速沖床機,在組裝試車過程中,只要溫度異常驟升,10秒內沒停機,機具主軸零件一旦卡死損壞,馬上就損失一百萬元,不只要付出高額修繕成本,同時,這樣的事故,還會卡住整條產線,沒辦法正常出貨,連帶生產交期也得往後推延2個月,一旦顧客無法按時拿到貨,營收馬上就會下滑。

然而,之前沖床產線在試車過程中,並沒有一套好用的異常偵測機制,僅能靠人工檢視,一旦發生異常,現場人員又沒能即時發現,就只能眼睜睜看著這臺沖床裡的重要零件報銷,須更換零件才能接著測試,導致交期大延後。 後來,金豐資訊團隊接手後,很快替他們打造一套IoT監測系統,架設在試車的沖床上,可以提供異常偵測做到提前預警,使得這個讓生產部門長年頭痛的難題,馬上獲得解決。

這樣一套IoT監控系統,並沒有配備強大運算硬體,使用的僅是一臺樹莓派,搭配紅外線測溫、電流及壓力感測器,成本不到3萬元, 金豐僅花了兩周就建置完成。 這套簡單的IoT監測機制,並不需要AI,就能在現場人員察覺異狀之前,提前自動預警,將設備停機,避免客戶設備還沒出貨前就受損,而能如期交貨。 「甚至有次,同一臺沖床機罕見地發生了3次異常,都是靠這套監測機制才擋下來,一口氣替公司省下300萬元。」凃佑達自豪地說。

這也是金豐機器開始推動數位轉型,邁向智慧工廠所帶來的重要成果。

不只優化數百作業流程落實精實管理,更導入新一代製造業ERP

不只現場的精實管理,凃佑達更要求,生產流程也要能夠精實化。他先是在2016年全面導入電子報工系統,來逐步取代以往人工報工方式,這套系統也是由他們自行開發完成,能夠對應不同報工流程,以縮短作業時間;後來還自行建置MES製造執行系統,幫助管理者隨時掌控生產進度。並針對物料進貨也導入行動化,從驗收到發料都透過單一App來完成。隔年,更花了一整年,對於200多個組織內部作業流程重新進行優化,以簡化作業流程。

今年,凃佑達更決定汰換已經用了10多年的老舊ERP系統,改採新一代功能更強大的製造業ERP,他表示,今年8月已開始導入,年底將會在中國江蘇新廠先推出上線,明年4月臺灣廠接著上線。

在2017年時,金豐機器更提出5大智慧化發展推動主軸,包括,設備智慧化、工廠智慧化、管理智慧化、產品智慧化以及服務智慧化。為了要讓IT能夠幫助公司完成這5大目標,除了導入IoT,凃佑達去年更開始嘗試引進AI技術,並先從解決工廠生產交期的痛點下手。

靠AI提前預估供應商物料交期,讓採購提前掌握跟催時機

不同於一般製造業多將AI用於設備預防性維護,金豐則是優先解決當前最迫切的客戶交期問題,要讓所有沖床機臺,都能夠在預定交貨日期準時出貨,藉此提高客戶信任與滿意度,而這也是金豐要能夠維持競爭力的一大關鍵。

但是,想要準時交貨,並不是件容易的事,尤其,工具機業生產交期很長,例如金豐的大型沖床,從設計到交貨至少半年,加上9成以上都是客製,頻繁設計變更,導致客戶交期容易波動,這也造成上游供應商很難配合準時交貨,即使有採購人員逐一跟催,偶爾仍會有遺漏的情況,等到現場發現缺料後,這時要催貨就已經來不及了。「所以這時,AI就能幫上忙。」他說。

去年,金豐透過機器學習建模,從多達20萬筆資料進行訓練,這些資料大多是交期相關資料,如近10年ERP歷史資料,及工廠MES與IoT數據等,透過模型訓練,用以預測每家供應商可能所需交貨時間,再由採購進行跟催。例如,當預估這家供應商大約要一周後才能交貨,採購人員就能以這個預估時間提早電話跟催,不用擔心太晚或太早催。

儘管,目前AI預估的交期時間,跟實際供應商交貨日期,只有約6成準確度,「但對我們來講,已經很堪用了」凃佑達強調,經由主動跟催方式,讓採購人員,能夠提前在機臺生產前一周或二周,就能預測當天產線訂單的備料情況,「甚至可以知道供應商哪一周交貨,」他指出,不像以往可能要等到生產前一刻,才知道料有沒有進來,而如今有了這套跟催預估機制,對於工廠來說,也能提供更準確的供需預測,更容易掌握客戶交期進度,在雙方約定時間內交貨。

更進一步,凃佑達還要做到自動跟催,能以系統自動通知負責供貨的物料廠商按時交貨,省去人工的跟催。除了交期預測之外,金豐機器現在也有在訂單、庫存預測方面,開始結合AI進行相關測試。

不僅如此,凃佑達還規畫要把AI用在客戶沖床設備優化,其中一項計畫,就是要結合AI做到自動化油量調整,能夠在不大幅增加潤滑油的消耗成本的情況下,減少機臺問題產生。他表示,明年4月會在廠內展開數據蒐集及建模,之後也會運用到自家銷售的沖床產品上。另外,在客戶使用其沖床生產時,也將搭配AI機制來提供相關品質監測。

對於因為數位轉型,帶來IT角色的轉變,凃佑達的感受也很深,他表示,製造業IT從以前只專注在ERP維運,到現在還要開發產品,「不再是以往的純IT,更要站上營運第一線,協助公司營運成長。」他說。文⊙余至浩

 

  CIO小檔案  

金豐機器工業資訊部經理凃佑達

學歷:南開科技大學工管系學士

經歷:在金豐機器已累積20多年IT經驗,最早從程式設計師做起,一路升上資訊主管,多年來,一手規畫與主導ERP、網路系統、資料庫規劃與建置,2015年時,原資訊室升格改名為資訊部,他也升任經理一職,開始背負起金豐數位轉型的重任,要從傳統工廠,朝向智慧工廠邁進

  公司檔案  

金豐機器工業

● 地址:彰化縣彰化市彰水路186號

● 網址:www.chinfong.com.tw

● 成立時間:1948年

● 主要業務:機械沖床與鍛造機等設備之研發、生產及銷售服務等

● 資本額:約17億元

● 年營收:74.73億元(2018年)

● 董事長:張於正

● 總經理:曾盛明

  資訊部門檔案  

● 資訊部門主管職稱:資訊部經理

● 資訊部門主管姓名:凃佑達

● 資訊部門人數:6人

● 資訊部門分工:硬體、ERP系統開發及維護、智慧製造

● IT預算: 約800萬元(2018年)

  IT大事記  

● 2002年:完成第一套 ERP系統推出上線

● 2003年:導入電子表單系統

● 2006年:完成Oracle JD Edwards ERP系統正式上線,來取代舊有ERP

● 2007年:供應商訂單管理平臺上線

● 2015年:開始規畫朝向數位轉型,要從傳統工廠跨入智慧工廠、在工廠生產機臺導入樹莓派來蒐集IoT數據

● 2016年:導入電子化報工系統取代傳統手寫報工、自行開發的MES製造執行系統推出上線

● 2019年:開始導入新一代製造業ERP系統,以朝向工業4.0戰略轉型的發展目標前進


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