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整合制造异系统 自动系统智慧化非难事
[作者 王明德]   2018年11月22日 星期四 浏览人次: [2385]

自动化产业发展多年,技术已相当成熟,不过整体设备价格昂贵,因此多数台湾制造业者的自动化机制都还不完整,以电脑组装业为例,自动化程度就非常低,在电脑组装工厂里,通常只有SMT制程拥有半自动化,至於其他制程如??件、组装、品管检验、维修等,则大多还停留在人工作业。


另外,其他电子产品的自动化程度,虽然比电脑组装高出一些,但仍有部分制程属於人工作业,像是包装就只有半自动化,在品质测试阶段,仍采用人工作业,硬体设备方面无法全面自动化,就必须利用软体工具,来达成在制品生产追踪、生产数据资料收集、以及原物料管控等生产线管理,提升自动系统的智慧化。


在前面中提到的SCADA、MES等软体,在自动化系统中各司其职,SCADA具备监控以及资料撷取功能,透过与机台的整合,可以撷取来自控制器硬体设备的叁数资料;不过,由於SCADA价格昂贵,再加上其缺乏如MES系统所拥有的後端管理功能模组,因此一直以来,台湾多数工厂在选择建置资料收集软体相关系统时,使用SCADA的企业并不多。


不采用SCADA,企业通常选择建置MES。不过目前许多业者对MES的定义模糊不清,有些人甚至认为MES就是SFC,其实,原本SFC并非意指一套软体,而是一个事件,也就是其文字意义上的「工作现场管控」行为,至於MES则是一套软体,做为协助执行工作现场管控的系统工具,也就是说,MES与SFC一个是工具、一个是事件。


透过软体整合 提升自动化效益

然而,随着ERP厂商将用於生产线上的模组称为SFC,使得SFC这个名称从原本的「事件」变成「工具」,再加上独立的MES软体业者为了扩大其产品线,也在MES系统中推出SFC模组,因此,使得MES与SFC的定义愈来愈模糊。


就两者的功能来看,ERP底下的SFC模组,功能较MES系统简单,SFC主要功能偏重在制品追踪、人员效率评估及产品追溯;但是,SFC缺乏与机台整合的功能,所以,自动化程度较低的电脑组装业,在生产线上的软体工具通常被称为SFC。



图1 : 软体工具可达成在制品生产追踪、生产数据资料收集以及原物料管控等生产线管理,提升自动系统的智慧化。(Source: Siemens)
图1 : 软体工具可达成在制品生产追踪、生产数据资料收集以及原物料管控等生产线管理,提升自动系统的智慧化。(Source: Siemens)

如果是自动化较高的工厂,其软体系统必须与自动化机台连线,则会选择独立的MES软体。除了与机台连线,MES的模组还有很多SFC所没有的功能,例如物料管控、机台预防保养等作业流程,MES都有相对应的应用模组。


为了让系统内部的资讯尽可能通透,这些软体都必须进行整合,唯有透过整合,才能将工厂自动化效益提升到最高,以汽车制造业为例,在汽车制造组装的流程中,涉及的资讯系统不论大小即多达数十个,包括产品系统、订单系统、检测系统、品质管理系统、车辆管理系统、即时供货系统、提前供货系统、物料管理系统,这些系统彼此间的资讯都必须互相通透,才能将工厂软体效益提升到最高点,尤其汽车制造都是采用混线生产方式,要在最短时间内将汽车组装完成,且达到品质要求,完善的资讯系统支援非常重要。


要完善工厂生产线自动化,提升品质及产能,MES与其他软体系统的整合,会是重点之一,这部份需要整合的部份相当多,包括与ERP、SCM、WMS(仓储管理系统)的整合都不能少。


在制造业软体系统架构中,WMS通常建构在ERP系统下,因此,MES系统只要与ERP进行整合,通常就可以做到与WMS系统的资料互通,例如将MES与ERP整合之後,生产线的作业人员可以透过MES系统,直接找到ERP所开的工单,取得当日应该进行的工作项目;接着,仓库要发料到生产线,也必须确认ERP系统有开立发料单,透过ERP精准的BOM表,来避免生产线上出现缺料的问题。


厘清需求 破除效率至上迷思

目前许多制造业者都已导入MES系统,但是,MES系统架构庞大,新模组及新功能也仍持续在建置中,资讯部门是无法停止关注。MES功能模组多且复杂,包括生产追踪、品/质控管、设备管理、机台预修保养、物料控管、载具管理、警示管理……等将近20个模组,如果要企业全数导入费用偏高,也没有必要,如果可以正确掌握导入MES的方法,一样可以用较低的费用达到最隹的效益。



图2 : 要完善工厂生产线自动化,提升品质及产能,需要大量整合不同系统。(Source: Flex)
图2 : 要完善工厂生产线自动化,提升品质及产能,需要大量整合不同系统。(Source: Flex)

企业导入MES通常应该依照工厂需求,来判断应该使用哪些功能模组,惟有了解需求,才能选择正确的应用。那麽,企业要如何厘清自己的需求?


首先企业导入MES系统的主要目的,不外??希??藉由MES来提升工厂产能、缩短生产时间、提升产品良率、追踪产品,整体而言,就是要达到降低生产成本以及提高客户满意度,具体来看,主要KPI可以放在生产线效能、产品品质以及关键物料耗用等三方面。


在生产线效能方面的KPI,包括产能利用率、机台稼动率、生产线效率、产出达成率、投料达成率等面向;在产品品质的KPI则包括进料检验批退率、出货品质控管、产品良率、品质控制漏检率等;关键物料耗用则视产业有所不同,以LCD产线为例,其关键物料耗用的KPI指标,包括Cell损耗率、PCBA损耗率、ACF损耗率、自责破片率等。


设定适当KPI 破除过去迷思

当然,在设定KPI指标时,必须与企业整体策略连结,而且要谨慎制定错误的KPI或者是订下过多的KPI,因为错误的KPI会损耗系统效率,而过多的KPI则会让使用者不知道重点到底为何,所以,企业在导入MES系统时,切记要避免落入制订愈多KPI效率越高的迷思。


例如在品管时,若未导入MES之前,不良品均采人工记录方式,在作业结束後才能得知其呈报数字,资讯的正确性、即时性与透明度不足,另一方面统计及查询耗费人力;而导入MES後,所有的资讯上线,透过条码读取器的扫描,所有不良品的产生原因、检验负责人等资料会立时纪录在系统中,厂管人员可在第一时间看见所有资料,而这些资料搜集储存在资料库中,也可累积纪录成趋势图表,供管理人员叁考;此外,对企业更进一步的贡献是,既有国内外客户对此系统提供的服务非常满意,对新客户的开发也提供相当的助益。


这些效益不容易转化成数字,但在实际运作时,却可明确发现,MES的效益可分为主动产生与被动产生,主动产生为现场作业的防错、防呆功能,RoHS法规限制物质的辨认,就属於此类,被动指的则是现场生产资讯的产生与搜集,透过MES系统,生产资讯变得即时而透明,不但让管理者可以即时掌握生产动态,资讯的透明更可打开生产环境原本的黑箱作业,建立标准作业流程及制程叁数。


以整合达到效益最隹化

在产品选择方面,建构MES时,与其他系统整合是非常重要的部份,许多企业在整合过程中,经常面临整合的一些难题,包括异系统之间整合有问题,以及整合之後出现资讯流与物流不能同步的障碍,异系统之间的整合要完善,平台是否相互支援是重点,由於多数制造业都是先导入ERP系统,再接着导入MES系统,因此业者选择自动化系统软体产品时,一定要以考量其是否与已经建置的原有系统相互支援。



图3 : 系统整合时,对於平台间的相互支援程度,一定要能全面掌握。(Source: Packaging Digest)
图3 : 系统整合时,对於平台间的相互支援程度,一定要能全面掌握。(Source: Packaging Digest)

通常,企业在完成系统整合时,仍还会有许多问题存在,有些工厂尽管已经将MES与ERP整合,达到即时资料互通机制,但是,有时候MES系统里的资料,会因为生产线发生临时状况而导致资料不准确,例如生产线的工作人员没有准确刷条码、机台故障等,都可能致使MES系统里的库存数量不够精确。


会出现这样的问题,原因在於这些制造商当期生产线上出现问题时,仍选择继续生产线,如此,当然会导致MES与其他介接系统的资讯不同步,且落差会愈来愈大;不过,会选择持续生产的业者,多以生产低单价产品的企业居多。


如果是生产高单价产品的制造业者,一旦MES当机,最好是当下暂停生产线;研华台湾区制造总厂长江其庭就指出,该公司的MES系统一旦断线,生产线就会停线,同样的道理,高单价产品,相对其成本也较高,若MES与其他资讯系统资料无法同步,对企业造成的损失相对扩大,最保险的方式还是暂时停机找出问题。


系统整合的目的就是要达到效益最隹化,如果整合之後还有问题,问题将会层出不穷;因此在进行系统整合时,对於平台间的相互支援程度,一定要能全面掌握,自动系统的智慧化才可发挥至极致。


**刊头图(Source: Plataine)


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