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技術通報289期_盈錫智慧輔助排程系統與智慧線邊倉系統
文/工具機產業發展處曾千嘉
近年來全球製造業生產量受到Covid-19 及其變種病毒的一波波衝擊，傳統製造產線轉型為智慧製造儼然成為製造業在人力、物料短缺下，維持產線生產的唯一的解方。而盈錫精密早在2018 年因中美貿易戰開打，除了既有的量產訂單持續提高之外，還增加許多少量多樣的客製化訂單需求，也讓盈錫精密工業股份有限公司（以下稱盈錫精密）巫有崇總經理、巫有捷執行副總二人深刻體會到全球智慧機械產業市場轉變的風向，因此下定決心耗資五億元打造盈錫精密的精密鎖定螺帽複合化智慧製造工廠，與財團法人精密機械研究發展中心（以下稱本中心）一同合作建構新一代機聯網，透過導入智慧輔助排程系統與智慧線邊倉系統，將原本需要9 台加工設備的製程，減少到只需要3 台複合化機台整合為生產線就能完成，可以大幅減少機台的數量、佔地空間、工件移轉的次數與時間，有效提升生產效率及產品精度，預計於盈錫新設廠區中建置智慧排程系統與智慧線邊倉等相關軟硬體設施，讓產線能24 小時全天候連續生產。
內容說明
未來精密螺帽產品將以少量多樣的客製化產品為主。因此盈錫精密於臺中市大里區新建大里廠，建置4 條「智慧製造複合化彈性生產線」進行精密螺帽的複合化彈性生產，以因應可預期或不可預期之客戶製造變更。其中包括可自動化生產的工程製造系統、物料搬運整合及倉儲系統、資料處理傳輸系統。期盼藉由智慧產線之新加工製造模式，來因應未來的生產加工型態以符合少量多樣及交貨期短的生產模式，圖一為大里智慧製造工廠外觀。
盈錫精密大里廠「智慧製造複合化彈性生產線」為利用電腦管理來安排機械來達到自動加工生產線的製造系統。服務使用情境架構如圖二所示。「機台資訊層」為將Cell 1~4 的加工設備資訊串聯至SMB（智慧機上盒），設備加工資訊串聯後再與刀具倉儲設備、倉儲設備、自動化設備之資訊進行串流彙入「Edge 邊緣運算層」進行初步運算處理，並透過刀具管理系統管理刀具資訊，生產排程可視化系統管理生產工單資訊。最後再將運算後之資料上傳至「Cloud 平台運算層」並與盈錫精密ERP 系統進行整合。圖三為建置完成之「智慧製造複合化彈性生產線」。
本中心長期以來與盈錫精密合作，已於先前盈錫精密松竹廠導入智慧機上盒（SmartMachine Box）與生產可視化系統，本次盈錫精密興建之大里廠內之「機台資訊層」也是委由本中心進行智慧機上盒（Smart Machine Box）機台資訊導入，建置「可視化設備聯網平台」。而盈錫精密為將現場生產資訊進行更高效的運用與管理，擬導入「Edge 邊緣運算層」相關生產管理與自動化周邊應用。為此，本中心協助盈錫精密大里廠的內的「Edge 邊緣運算層」建置「智慧輔助排程系統」，而「自動化硬體設施」則針對產線上的模具、刀具等物料管理建置「智慧線邊倉系統」。
「機台資訊層」可視化設備聯網平台：
盈錫精密大里廠內的可視化設備資訊管理系統如圖四所示，本中心於本次的設備聯網平台進行「跨廠牌工具機控制器通訊模組」、「跨廠區機聯網資訊標準規格表」、「機聯網自動偵測斷線重啟機制」3 項功能開發與驗證，內容說明如下：
(1) 工具機控制器通訊模組：整合6 台MAZAK 機台控制器、4 台FANUC 控制器，以及4 台FANUC 機械手臂控制器之通訊介面，讓設備間訊息可相互對話，分散的資料可集中監控管理。
(2) 跨廠區機聯網資訊標準規格表：完成5 種以上設備資訊標準規格（如即時狀態、生產數量、警報訊息、機況歷程、加工程式名稱），加工過程中設備所產生之大量資訊，若都進行儲存需耗費大量的系統成本，因此建立統一資訊標準規格，將機聯網資訊收集進行初步處理，可有效地降低儲存成本並提升整體執行效率。
(3) 機聯網自動偵測斷線重啟機制：完成發生斷線時於1 秒以內可恢復連線機制（需排除非網路問題因素），加強機聯網的穩定性，不因系統瞬間承載過重或網路瞬斷，導致訊息遺漏，確保數據傳輸過程能夠更快、更安全與準確。
「Edge 邊緣運算層」智慧輔助排程系統：
盈錫精密大里廠有別於松竹廠等其他廠區，為特別導入本中心所開發之智慧輔助排程系統，生產線可依庫存、設備稼動情形，監測生產過程中的每一個環節的狀況，當設備、刀具或加工品質發生異常，能立即以AI 智慧化運算重新安排製程，更精準地調度大里廠內之資源，達到自動調整產能、彈性生產的目的，提升整體生產準交率，加速產業升級與轉型。可大幅改善盈錫既有人工排程之耗時問題，提升整廠生產效率。針對生產排程可視化系統主要開發「派工方法」、「生產目標」、「關聯式資料庫」以及「可視化管理畫面」，內容說明如下：
(1) 提供生管人員4 種派工方法，如：相同工單不同工序分散派工、不同工單相同工序合併派工、自動化加工設備連續派工、單機加工設備規格尺寸派工，如圖五所示。
(2) 針對稼動率最大化、準交率最大化2 種生產目標進行生產排程。
(3) 可針對完成5 種以上資訊，如產品號碼、本工作站、下工作站、生產數量、預計開工日等建立關聯式資料庫。
(4) 提供2 個可視化管理畫面，如：生產排程派工畫面、生產排程檢視畫面，如圖五、圖六所示。
「自動化周邊硬體設施」智慧線邊倉系統：
為了能讓產線24 小時連續生產，生產線上必須備有足夠的物料才能進行生產。以YSF-M70的精密螺帽為基準，線邊倉至少要能容納3,500 顆的原物料，並且依照蝴蝶籠內物料的尺寸不同，滿載的重量也會有所差異，其中以YSF-M90 的物料在滿籠的時候最重，單籠的重量達到480 公斤，因此線邊倉的托盤必須能附載其重量。因此本中心於盈錫精密大里廠中設置「智慧線邊倉系統」進行生產線上的物料存放與管理。
(1) 線邊倉物料管理系統：產線物料須透過線邊倉系統加以管控，不論是物料存入、領取、回收的管控、用量的即時分析或是庫存量的提醒等功能，包含管理物料於線邊倉內的存放位置的物料搬運處理模組與多個進出料口管理，如圖八所示。
(2) 線邊倉物料架與移載設備：模組化設計物料架，總倉位數為39 格來存放盈錫精密物料與零件，並開發自動存取機取放500kg/ 籠的蝴蝶籠，自動存取機之最長移載時間：28+5*N（sec），如圖九、圖十所示。
成果說明：
盈錫精密之「智慧製造複合化彈性生產線」於2018 年籌備建置，2019 年由PMC 協助提產業創新平台計畫，並順利通過計畫，2020 年中落實興建與導入智慧製造系統。大里廠興建中適逢Covid-19 對產業的疫情衝擊，也讓開發盈錫精密與開發團隊深刻體認到轉型智慧製造之急迫性。本「智慧製造複合化彈性生產線」也在建置導入階段讓盈錫精密降低疫情帶來的風險，能準確管理生產物料，有效分配生產工單來進行高效能的生產製造，在疫情下，產能甚至大幅提升150%。而目前盈錫也持續拓展更多條智慧製造產線，預計於年底完工，屆時將整體產能提升200%，整體準交率達80% 以上，以滿足高度客製化的精密羅螺帽需求。而本中心也有幸藉由此次協助盈錫精密打造精密鎖定螺帽複合化智慧製造產線之機會，拓展工具機周邊設備技術能量，與深化工具機領域生產管理資訊應用技術，期未來能推廣給更多製造業者，協助業者進行智慧製造轉型與升級。
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