2018-01-09

【a&s安全自動化#142】智慧辨識解決方案 科技廠房無塵室

智慧辨識解決方案 科技廠房無塵室
撰文/楊勝雄(微程式資訊資深工程師)
 
「智慧製造」是未來工業的發展趨勢更是第四次工業革命的關鍵主軸。

台灣TFT-LCD產業已有相當厚實的自動化生產基礎,再憑藉者優異的製程能力與管理能力,使台灣LCD產業在全球市場上一直保有領先的地位。但隨著客戶與市場需求日新月異,自動化生產的大量製造模式已逐漸被少量多樣的彈性製造所取代。如何運用「智慧製造」達到高度彈性製造模式,已成為是否保持領先優勢至關重要的課題;然而資訊流的「自發性」、「透明性」與「可執行性」又是達成「智慧製造」的基礎。

在「工業 3.0」中,生產製造流程和物料管理流程仍停留在各自獨立運作的資訊流中,許多物料管理作業仍依賴人工作業的方式既費時、效率也不高,面對「工業 4.0」智能化的趨勢下,藉由RFID感知裝置從材料投產到生產製程結束,感測生產作業狀態並透過系統與系統的溝通串連,協助生產中的作業流程及監控作業工序,發揮綜效的整合效益,讓機台、設備、人員、物料、產品之間可以達到水平式溝通協作,協助生產製程的智能化管理。而生產過程中產生的即時數據,形成巨量數據和雲端計算的應用,進行資料探勘、分析及整合的目標,協助生產流程更有效率的生產應用及作業管理,不僅可以提升生產效率,達到生產管理及材料管理的智能製造,同時也能減少作業流程中的隱性成本,提升生產製造能力,提升作業人員的角色。

隨著製造日趨精密,製造過程中所必須使用的原物料,內容成分、IoT間的變異、存放環境、上機順序等因素,都將影響最終產品的品質優劣,甚至會因為原物料的管控不佳而造成最終產品的大量報廢,亦是常會發生的狀況。因此在物料的管理與製造管理間,必須儘可能地消除人為作業產生錯誤的因素;在工業 4.0 架構下以製造工廠的物料管理及生產管理為背景,透過虛實整合(Cyber Physical System,CPS )為核心技術及物聯網(Internet of Things,IoT)探討以無線射頻辨識系統 RFID (Radio Frequency Identification),為基礎的智能化物料管理綜效研究。

RFID具有資訊自動拋轉的特性,只要在特定區域內,布建感應Reader,皆可正確將物料資訊傳回後端系統。新型物料管理系統,將以人員的workflow為主,藉由物料的狀態改變,並以RFID技術主動傳送資訊串接資訊流,無須人員進入系統建立物料狀態資訊,使資訊流具有「自發性」與「正確性」;並結合作業現場的「看板系統」(Kanban),作業人員可以得到作業資訊而非raw data,人員無須判斷What、When、Which,只須按照作業的SOP、OI,搭配Kanban上的資訊(How),即能有效率地完成作業。更甚者,人員只要帶有主動式RFID手環,在特定區域內才能執行該區域內的作業,達到Where、Who的控管。

在「智能化」的發展下,許多的國際製造業也開始運用RFID技術,在生產線及零配件、原物料上、人員的管理,利用物聯網透過RFID自我感知能力及遠距離、快速準確、自動化讀取的功能及技術,收集作業面環節當中的資訊數據再利用後端系統的串連,將數據進行彙總、探勘,從數據中挖掘分析出有價值的資訊,提供決策資訊在生產管理、生產過程中的作業應用,達到人、機、料的協同作業。

本專案以製造業的製程材料及生產管理為背景,在「工業 4.0」架構下探討以RFID無線射頻辨識系統,為基礎的智能化解決方案。應用RFID技術智能化物料管理,對於製造工廠的材料管理及生產管理不論是顯性或隱性效益,都有著莫大的幫助,例如:作業時間減化、減少人力步驟、減少人為判斷、生產作業簡化、庫存管理改善、減少補貨時間,提升庫存準確性、降低庫存盤點勞動量,減少人力查核材料,防止不當用料,防止不當操作等都有顯著的效果,提升製造的生產執行效率和管理效率,增加人員在製程流程的確認時間,協助讓作業者變成流程監督者的角色,達到智能化的目地。
 
 
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