自動化導入趨勢與數位製造之結合

上圖為工具機自動化系統之圖示（本圖示及文章引用至先構技研）http://www.prefactortech.com/c_innovation_automation.html

為何要導入自動化?
1।降低人工成本。2।品質提升。3।去除重複性的困難作業或重負荷作業。4.增加產量。5.追求產品的彈性。6.降低材料浪費。7.安全法規。8.降低人工的流動率及訓練成本。9.降低資本投資。10.行銷廣告。

導入自動化的流程？
1।問題點定義。2.擬定生產策略。3.自動化系統規劃模擬。4.自動化系統效益評估。5.細部流程、機構、電控設計與模擬確認。6.安裝系統。7.系統試車。8.量產上線。

自動化的趨勢？
台灣與大陸的人力成本增加是不變的趨勢，而隨著設備售價逐漸降低，未來將形成一個黃金交叉點，屆時為降低人力成本支出時將開始大量的採用自動化設備，加上中國大陸已成為全球重要的一個市場，以往利用廉價勞工的方式不在，加上安全法規及勞工意識抬頭，這都將影響企業的生產策略轉向自動化方向發展，而在不久的將來台灣與大陸都將開始大量的採用自動化系統。自動化機械人系統的選擇必須追求效益前提，如果只有單機系統很難發揮綜效，而最佳的機械人系統必須整合周邊的系統，其中包含物流、生產流、資訊流的問題，否則自動化將淪為高級的玩具，至於安全、作業性、維修方便性等也是考量的重點，也就是未來自動化系統的採購將不在只是單機而會朝系統整合的方向進行。 電腦輔助規劃（Computer-Aided Production-Engineering簡稱CAPP ）則是最佳的解決方案，數位模擬可使機械人系統於規劃階段瞭解系統的效益，「數位工廠」則是電腦輔助規劃領域另一個代名詞，2002年起亞洲區的日本、韓國、台灣便開始積極導入此技術應用於自動化系統的整合，而「數位工廠」可於於電腦中確認機械人的動作、夾治具干涉、設備連動、安全關係等等，使系統達精實階段才進行投資，而「數位工廠」這樣的創新技術除了可以應用於新機械人系統外，也可用於運轉中的機械人系統，而其概念則為整合「自動化」、「精實工程」、「數位工廠」三大領域，使自動化系統發揮最大的效率。

如何選擇自動化？
自動系統包含機械人、電控系統、機構系統、供料系統、搬運系統等幾大系統，而導入之評估需考量這幾大系統之優缺點及成本之關係，然後進行效益之評估，這當然也包含系統整合商的能力，系統整合商除了要有相關系統的整合經驗外，對於製程的瞭解也相當重要，所以整合商與製造商必須彼此緊密的配合才可完美的完成導入專案。畢竟製造商要的是有效益的自動化生產系統，並只是導入少數知名品牌的設備，所以系統整合商的角色格外重要，能力不足的系統整合商易安裝出沒有效益且高風險的自動化系統。

回收年限計算方式？
一般機械人自動化系統於正常使用狀況下可以運轉10~20年，只要自動化系統之投資可於4年內回收即是不錯的投資選擇，而其實一般評估都以低減人工成本、產量增加、浪費減少、降低人工的流動率及訓練成本等作為主要的計算指標，至於品質、安全及工作環境改善等非常難以量化，但可依公司之文化與規定進行一定比例之調整，以下則以一個簡化後之案例進行回收年限計算示範。
個案：某金屬製造公司之A產品年產量為100萬個，採兩班制模式生產，每班需要2位作業員進行作業，每位作業員之年新約50萬，另加上勞健保及勞退之費用，每年每位作業員之用人成本約55萬，也就是每年之人事成本約220萬，而導入自動化系統後可取代4位作業員，而導入自動化系統之成本約550萬，每年之保養及耗材約30萬，於不考慮利息、薪資上漲、設備折舊等等因素下，區分為兩個解決方案，分別為人工生產及導入自動化設備，而經過簡易之計算結果如下。

經由上述之計算可知道設備之投資其實已經第三年回收，第四年起均開始獲利，也就是第四年只要可以支付變動之營運成本即可，另設備其實可運用長達10~20年，也就是第四年開始製造商之製造成本將大幅降低，另該公司同時申請政府之投資低減補助方案，綜合上述之計算可知這個自動化系統是非常值得的投資案。

如何實踐「精實生產」？

生產線規劃之示意圖 (本文章與圖片引用至先構技研 )

http://www.prefactortech.com/c_innovation_lean.html

要發揮「精實生產」功效不能只是訂定遠大的目標或是全盤抄襲別人，要內化到日常的行為才可以達成，就是說要將「消除浪費」這樣的觀念深植於公司每個人的心中，並具體反映於外在的行為，雖然「消除浪費」這樣的觀念聽來簡單，但要成功的落實需有過人的決心、耐力與強大的執行力才可完成。

為何要採用「精實生產」？
製造業的「生產成本」於營運成本中往往佔極高的比例，而過高的「生產成本」難以滿足客戶的需求，太低則壓縮本身的利潤空間，況且製造業還有許多的固定成本要去攤提，所以降低「生產成本」便成了企業存亡的關鍵。

經理人該怎麼做才能消除浪費？
「自省」就是透過自我意識來省察自己言行的過程，其目的正如古人朱熹所說：「日省其身，有則改之，無則加勉。」，經理人應該將同樣的道理運用於「精實生產」上，其實也就是要先瞭解浪費的所在才能進一步的改善，但何謂浪費？浪費的標準是要先定義的，我們必須才能承認浪費的存在，使浪費無以遁形才可以進行改善。而雖然浪費的標準不一，但其實只要生產活動中沒有增加產品的價值就是浪費，這或許有點難判斷，但以搬家公司的搬運走動為例的屬有價值動作，但於工廠之中的內物流搬運卻屬無價值動作，其實簡單的講就是客戶是否願意為這些生產活動付出金錢來購買？有了這樣的觀念後便可開始檢視你的工廠，一般不會產生附加價值的活動包括等待、走動、搬運、檢驗、整修等，不過部分動作與「失敗成本」相關時仍是需要的保留的，例如檢驗便是一個典型的動作，顧客可能因為品質不穩定而降低對於產品的購買慾望，此時維持檢查的動作則是必要的，說穿了就是跟製程的水準有關，以製程能力較弱的公司要利用檢驗的來掩蓋品質的變異。

「精實」要從何處開始實施？
客戶對於產品價值都是由製造現場實現，所以企業的命脈就在製造現場，而製造現場卻常是所有缺失的總匯集處，不論是需求預測失準、製程不順、廠房佈局干涉或是後勤中斷等等，所以落實「精實生產」要由現場開始。
除了各單位的問題都流向製造現場外，其實現場人員其實屬於比較弱勢的一群，每天都必須達成產量外，還要兼顧品質、交期、成本等一大堆問題，而在這樣的環境下，他們只得在現有環境下選擇各自的決定生產方式，所以見招拆招、長時間逾時工作和動用備用資源都成了家常便飯，而最後的結果便是動用遠超過規劃多出許多的資源，才能維持生產作業的運轉，這樣當然會產生出許多額外「浪費」。
其實沒有人樂見「浪費」，他們也觀察得到「浪費」的產生，但卻往往得不到適當的支持，如果放手讓他們去執行改善的話，其實也難以改善這些問題，因為很多問題超出現場人員的能力範圍，就算改善好也成效不佳，因為問題的根源永遠改不好，所以「得過且過」的心態很容易瀰漫在工廠之中，所以要落實「精實生產」要各單位一起由現場開始，當各單位將不良流入下工程視為一種可恥之事情時， 落實「精實生產」將不再只是口號。

如何落實精實生產的理念?
「精實生產」理念的改造必須由多面向進行，而體制、觀念、流程則是最基本的幾個面向。例如體制面就必須與搭配「績效管理」，因為「精實生產」之目的為改善製造成本，如果改善後沒有更好的話何必改善？所以「績效管理」為一個指標的量測工具，這個的體制可以避免你將資源投入不需要的地方，至於觀念面則需要所有的主管們確實瞭解精實生產的內容及精神，再由主管到各單位進行推展，但最重要的是要從高階開始做起，這樣會有帶頭的作用，而其實施作法包含專案組織成立、教育訓練、現狀解析、擬訂活動目標、衡量指標制訂、定期檢討、績效回饋及修正計劃等等。而流程面則最為重要，因為精實生產所牽涉的範圍絕不僅止於改善個別的生產流程，它是一項複雜的工作，牽涉到組織內所有的部門，因此精實解決方案是跨部門且全面性的。也就是將浪費進入製造現場前先予以制止，如果細心觀察的話，通常可以發現產品設計與生產技術階段留下許多潛藏的浪費。例如產品設計中沒有考慮製造的變異，所以原設計不需某製程或材料，但為避免品質的變異無法量產，因此就多了這些成本，所以可由設計面就可以找出許多的浪費，至於產品生產流程的庫存、人力、設備、原物料等也都有很多可以改善的地方。

「精實工程」與「數位工廠」之結合？

面板廠之機械人搬運模擬示意圖

傳統的「精實工程」方式需借重經驗老到及密集的站線觀察才可能實現，但隨著科技的進步， 「數位工廠」的工具逐漸的成熟，工廠的應用也開始由試誤法走向數量決策，而SimX就是率先結合「精實工程」顧問與「數位工廠」工具的一家創新公司， SimX（http://www.simx.co.uk/）位於英國的數位工廠顧問業，提供「精實工程」與「數位工廠」之顧問服務，而該公司之合作伙伴PRODATEC則是負責提供相關技術資源。(http://www.fluidhouse.eu/index.php?option=com_content&view=article&id=26&Itemid=45&lang=en)而該公司提出加入模擬的流程進入「精實工程」後，將可為「精實工程」帶入另一個創新的領域，也就是「精實工程」不再需要等到生產線完成安裝後才能進行，事先可以電腦中進行確認，不論是新建或是改善，都可發揮極大的效益!以往生產策略及執行力的重要性很高，要拼的是建廠與量產的速度跟產品良率，但此創新技術出現後可於電腦中事先確認建廠或是改善的狀況，大幅降低風險跟失敗成本，建廠的成本可低減而速度自然也會加速，規劃建廠的經驗可快速的累積，屆時可將省下許多本來要投入建廠的人力，這些人力將可投入品質提升，也就是決策的品質提升了，因為資訊充足的關係，短期間市場對於這樣創新的應用技術可能還需要1~2年的適應期，但當大家都採用時下一步驟將演變為資訊戰，也就是比較誰可以預測的比較準確!所以看來還是先進者還是會持續保持一定的優勢!