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南部產業大進擊/宏遠變身智慧工廠 實現工業4.0願景

2018-12-12 09:11工業技術與資訊

宏遠紡織攜手工研院導入工業4.0,讓30年老舊工廠搖身一變成為智慧工廠。圖左至右...
宏遠紡織攜手工研院導入工業4.0,讓30年老舊工廠搖身一變成為智慧工廠。圖左至右為工研院資通所智能製造服務系統組技術副組長李坤敏、宏遠興業協理曾一正、工研院資通所技術推廣組專案經理周茂良。
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【撰文/林麗娟、王珮華】

平日貨車呼嘯來去的台南山上工業區,隱藏了國內第一家跨入工業4.0的知名紡織廠—宏遠興業。一走入宏遠紡織生態工業園,扶疏的花木與悠遊於生態池中的綠頭鴨,儼然是宏遠實踐永續的最佳代言人。偌大的染廠中,只聽到機具隆隆運轉,一眼望去,看不到很多員工。

台灣的紡織業歷經產業外移、升級轉型後,能夠留在台灣的多是身懷絕技的「武林高手」。身為台灣紡織龍頭之一的宏遠興業,產品以吸濕、排汗、抗UV等機能布為主,客戶囊括Nike、Lululemon、The North Face、Decathlon等300多個國際品牌,深知必須在製程上持續精進,才能在競爭激烈的市場中脫穎而出。宏遠興業協理曾一正表示,宏遠很早就已意識到紡織業必須往智慧製造方向發展,因此在2014年底便開始推動智慧工廠改造計畫。

染整廠智慧化 電腦染整快又精確

宏遠的工業4.0願景,目標是從作業控制、製造管理、企業營運到協同商務都能透過導入智慧化,達到效率、交期與營運的最佳化。智慧工廠千頭萬緒,30年老廠,要從哪裡著手?

「重點機台、瓶頸機台先做,染整廠因工序繁複率先導入,」曾一正表示,宏遠將既有的染料秤量、監控系統自動化,「作業員只要把布放進染料桶,倒染料、攪拌都由機器代勞,自動化帶來染料、染助劑與人力的節省,估計每月可省下190萬元,1年半即可回收投資,」曾一正說,更重要的是,「染色時間是原來的三分之一,快又精確。」

染得快,還要染得對。近年短交期、客製化、多樣少量的趨勢,讓布料染色成為一大挑戰。為了讓染色一次就對色,減少物料與資源浪費,透過染整設備智動化,工研院也協助分析製程與對色率關聯,提升一次對色率。

此外,宏遠也在加工紗機台上裝設感測器收集製造參數,如溫度、速度、張力與經紗率等,估計一台機台所裝置感測器高達1,000個,彙整到製造執行系統(Manufacturing Execution System;MES)系統、企業資源管理系統(ERP)中,除了可達到透明化的即時監看,立即糾正生產上的錯誤之外,透過日積月累的大數據分析,找出最佳化的生產條件。

工研院為廠區上千台的布車裝設RFID定位卡,納入載具物料管理系統,只要查詢系統,...
工研院為廠區上千台的布車裝設RFID定位卡,納入載具物料管理系統,只要查詢系統,不到2分鐘就知道車輛區位,確保生產流程不出錯。
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從品管到物料載具 全在系統掌握中

不僅生產導入智慧化,工廠管理也得同步「變聰明」才能趕得上生產的步調。

品管方面,宏遠引進智慧驗布系統,「利用9支高速攝影機,以不同角度拍攝快速滾動的布匹,運用機器視覺同步標示瑕疵處,再以人工檢查標示、加以分級,」曾一正表示,智慧驗布系統降低了人力的需求,效率更提升了46%,「這個投資很划算!」

布車是廠內物流最基本、也是最終端的單元,各工作站之間都需要布車搬運,一旦工忙,廣大廠區常常找不到閒置布車可用。「光是找布車,至少得花上20分鐘,拖慢生產速度,」曾一正說。為解決這個問題,工研院為廠區上千台的布車裝設RFID定位卡,納入載具物料管理系統,只要查詢系統,不到2分鐘就知道車輛區位,布車進出工作站一目了然,完全掌握生產狀況,確保流程不出錯。

由工研院開發的智慧能源監控系統能將電網、空壓機、廢水,以及防災/消防等不同資料源...
由工研院開發的智慧能源監控系統能將電網、空壓機、廢水,以及防災/消防等不同資料源的的數據都收在同一個介面,大幅提升管理效率及工安品質。
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導入能資源監控系統 優化能資源利用率

對染整廠來說,水、電、蒸汽等占成本比重平均達3成,夏季高峰單月電費就接近3,000萬元,能資源管理也是重要營運環節。工研院協助宏遠,整合資訊技術(IT)與營運技術(OT),導入能資源管理系統,進一步達到能資源運用優化。

曾一正表示,染整工序非常繁複、環境因子多,加上各能資源系統「各自為政」,管理困難,容易造成能資源浪費、廢棄物成本過高。為了整合廠區能資源管理,宏遠找上工研院幫忙。「宏遠的鍋爐、空壓機品牌各異,與電網系統難以整合,」工研院資訊與通訊研究所技術推廣組專案經理周茂良指出,過去多是靠人力每2個小時巡視一次廠區,監視能源使用狀況,進一步預防工安問題。

工研院導入無線通訊專利技術「WiFi Mesh」,提升廠區的網路覆蓋率,運用工業物聯網標準通訊協定OPC UA,整合電網、空壓機、廢水,以及防災/消防等智慧能源監控系統,把不同資料源的的數據都收在同一個介面,大幅提升管理效率及工安品質。

智慧能源監控系統建立之後,「染料耗用降低了8%,空壓機用電量也下降5%,年省2,000萬元以上,」曾一正指出,未來,能源監控系統還能進一步分析訂單與能源耗用的關聯,結合生產與資訊作最佳調控,達到能源運用最佳化。宏遠運用科技實踐節能永續,讓它成為全台第一家生態社區認證紡織廠,並通過最嚴格的瑞士「bluesign®環保檢測標準」認證。

AI戰力正要發揮 培育人才是重點

宏遠導入智慧工廠,集結超過30家資通訊廠商的智慧結晶,然而各協力廠商間的整合,也是件浩大的工程。曾一正認為,「最大的困難是不同平台之間的整合,我們強烈要求合作廠商打開心胸、充分溝通,務必將系統整合做到最完美。」現在已經完善整合的有染整廠、織布廠及加工紗機型,進度最快的染整廠,重要生產設備已透過網路連線,做到工業4.0中的「機器與機器對話」與「狀態即時監控」。

「傳產缺工,也缺AI人才,」工研院資通所智能製造服務系統組技術副組長李坤敏表示,外界對工業4.0或智慧工廠最大的誤解,就是認為導入智慧工廠會取代人力,但台灣紡織業勞力本來就不足,智慧工廠剛好填補了缺口。為了培育AI人才,宏遠也派員至台灣人工智慧學校學習,回來當種子教師。隨著機台運作的數據逐步累積,大數據與人工智慧的戰力才正要發揮,期待台灣優勢製造業,能在這一波智慧轉型的浪頭上,翻轉躍升、大步邁向智慧永續經營。

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工業技術與資訊

1991年創刊的《工業技術與資訊》月刊,為工業技術研究院發行之全院性對外出版品,主要提供工研院重大技術發展、相關產業趨勢、技術移轉成效等內容,為一般大眾接觸工研院的管道之一。工研院是台灣最大的產業技術研發機構,不論技術引進、人才培育、育成中心、技術服務移轉,對台灣中小企業的發展具有舉足輕重的地位。

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