射出成型工廠邁向數位轉型：智慧工廠的管理智慧
■杰悉科技
前言
隨著工業 4.0 議題持續升溫，傳統工廠透過數位化轉型為智慧工廠的趨勢在全球製造業持續展開。然而，傳統工廠在面對數位轉型的議題上，往往容易被「數位化」、「工業 4.0」、「物聯網 (IoT)」等關鍵字侷限，認為這是科技業廠或製造業大廠等才有能力做的事，卻忽略了工業 4.0 的本質：轉型。
數位轉型：數位化只是轉型的方法
「轉型是製造業前進工業 4.0 的必然，數位化則是邁向工業 4.0 的方法」。在各個智慧製造主題論壇的演講中，免不了需要介紹工業 4.0 的演進過程，從中我們也能發現，工廠必須跟上每一次的轉型，才能迎向下一階段的挑戰。在這一波工業 4.0 的轉型過程便是透過數位化，我們稱之為「數位轉型」。
在工業 3.0 過程中，製造業透過自動化生產的方式來提升生產效率，而工業 4.0 的目標並不在於創造新的製造技術，而是結合 IT（資訊技術）與 OT（操作技術），連結並優化相關製造元素。大量運用機器人、感測器及物聯網設備，透過聯網數據推動人機協作並改善生產流程，提升生產效率及產品品質，以提高企業競爭力與獲利。
IT 與 OT 存在已久，雙方都不是所謂的新技術。目前製造業面臨巨大挑戰，包括全球化競爭、人工成本上揚、製造品質要求提升等，因此製造業轉型工業 4.0方向勢在必行，虛實整合系統的建立更是工業 4.0 的核心，這過程就必須將 IT 及 OT 融合在一起，否則無法順利完成數位轉型。
射出成型廠的製造智慧
「射出成型智慧工廠」是工業 3.0 完成自動化生產後，數位轉型想達到的目標。隨著技術力的精進，各行業對模具的需求量隨之擴大，連動技術及品質的要求也大幅提升。以模具自動化製造為例，除連接 CAD/CAM 等系統介面外，也透過連接自動化機床、即時生產控制系統，整合工廠管理系統、設計製造系統、機械設備等，來達到工業 3.0 自動化生產的目標。
而下一步邁向智慧製造，則是透過感測器結合、串接物聯網、分析大數據，以及發展雲端等技術來打造工業 4.0 下的智慧射出工廠。整合射出機、供料系統、模溫機、冰水機、烘料機及熱澆道溫度控制系統等週邊設備，射出廠把各項設備的生產參數資訊傳至監控平臺；除記錄機臺生產參數及稼動狀況之外，也可搭配各式感測器進行各項設備站點即時數據收集，透過數據監測以穩定及縮短生產週期。製造業從過去只能被動收集生產結果的數據統計，轉變成主動監控各項設備及各站點的即時數據，隨時掌握製造生產狀況，確保製造目標。
從智慧製造到智慧工廠
不只是生產製造的監控管理，透過物聯網及數據分析，更可建構如模具保養、維修、壽命自動管理系統、遠端機器設備維修及保養系統、設備即時監控稼動管理系統等。其中，模具管理系統對於射出成型工廠而言更是一項挑戰，例如當訂單來了，哪些塑料與模具要及時準備？模具位置在哪？模具的即時狀態如何？哪些模具有磨損或鏽蝕等老化問題，上述這些都是傳統射出工廠每日面對的課題。其中，模具位置及模具狀態等管理，已不單是智慧製造的議題，更是涉及到設備設施管理、工廠管理的延伸。在工廠管理的層面上，僅透過 MES 或 ERP 等系統，已無法涵蓋工廠所需要管理的全部範圍，因為除產線製造外，工廠管理還包括能源、監控、門禁、消防、設施設備等。而面對各式各樣智慧工廠發展延伸的物聯網系統，打造一個單一資訊整合平臺戰情中心已經是可見的未來趨勢。
基於 BIM 的虛實整合智慧管理平臺
工廠管理可以分為三個層次，包括以自動化及控制為主的設備層解決方案；其次為人機界面 (HMI) 和監控系統 (SCADA) 的系統管理方案。目前新趨勢則為生產系統解決方案 (MES)，提供全自動生產資訊管理；運用 MES 來架構虛實化整合平臺，整合成本物料、生產排程與大數據應用等，透過 IT 與 OT 的整合來實現虛實化應用。
MES 稱之為「製造執行系統」，是面向製造執行者端，並不強調管理層面的本質。由目前發展來看，SCADA與 MES 在功能面已有重疊，未來 SCADA 與 MES 仍會持續存在，但是兼具兩大系統功能的新一代管理系統將逐漸取代之。
針對智慧工廠解決方案，NADI 打造的 3D OCMS 解決方案即是基於 BIM 概念為應用基礎，結合數位孿生(Digital Twins) 的概念，將工業 4.0 著重的虛實整合系統應用於智慧工廠管理，透過 3D 可視化的方法，強調真實呈現工廠各項內部物件，在數位孿生的基礎下連結系統、設備及各項感測器，提供精準即時的參數及數據監控分析。NADI SYSTEM 的 3D 可視化中央管理應用平臺，不僅強調管理系統可視化，更重要的是「管理」的直覺操作與反應，在系統平臺層面上，將現行的管理方式向上提升一個等級。
數據整合戰情中心有效落實智慧管理
NADI System 所打造的 3D OCMS 管理平臺是將工廠由生產自動化層面提升至工業 4.0 的智慧工廠管理層級。融合 IT 與 OT 來實現虛實整合化應用，藉由真實還原工廠現場實際場域，打造 3D 可視化戰情管理中心。在具體場域可視化的優勢之下，可以達到虛擬世界的走動式管理，同時透過虛實整合的 3D 可視化戰情中心，確保同仁傳達指令及管理溝通上一致，具體落實有效的智慧管理。■
