6年出貨十倍速成長,揭西門子打造領先全球智慧工廠的秘訣
6年出貨十倍速成長,揭西門子打造領先全球智慧工廠的秘訣
2019.05.21 | 物聯網

一座先進且智慧的工廠,會呈現什麼樣的光景?最簡單的理解方式,先把它當成「機場」。

機場裡的各架航班,從抵達、排隊起飛,到航空公司櫃臺開放、登機口變更、登機準備,都跟旅程息息相關,關係到乘客能否準時抵達目的地。

西門子成都工廠,就像一座電子產品機場,零件組裝後,生產出「可程式控制器」(PLC)、「人機介面」(HMI)、「工業電腦」(IPC)等三項產品,運送至中國蘇州和德國紐倫堡,再銷往世界各地;其中50%的產品,停留在工廠內不到12小時。

賦予產品身分證,每日創造千萬筆數據

2018年,世界經濟論壇評選出「全球九家最先進的工廠」,西門子成都廠名列其中。雖然,德國安貝格(Amberg)工廠才是西門子最早的智慧示範工廠,但成都廠影響力已不在話下, 自2013年成立至今,年產能從78萬個成長超過十倍,2019年預計能衝出1,100萬個。

西門子成都智慧工廠
西門子成都廠的特別之處,並不是其機械手臂的數量與自動化比例。各式各樣的即時數據,反而是其珍貴資產。
圖/ 西門子

為什麼說成都工廠像機場?

從數字來看,工廠每天需在5千種材料中,挑選消耗1千萬個材料,好比旅客選擇商務艙、經濟艙各艙等候搭機,最終成為每日生產的3.8萬件產品,再比照航班,飛往世界各地。

驚人的是,在成都工廠總共能生產近800種產品,且每款產品都有獨立的「產品身份證」,能載明兩百條資訊,每日創造1千萬筆數據。

「 天氣預報之所以準,是因為有資料可以優化;數據,才是工業4.0的價值, 」西門子成都工廠總經理李永利強調,許多人看智慧工廠發展,會過度將重心放在設備、生產自動化,試圖將「員工/機器」比例降低,但其實,如何掌控與利用數據,才是西門子能不斷提升效率的關鍵所在。

西門子成都工廠
李永利認為,外界對於智慧工廠的最大誤解,是過於關注「產品良率」。
圖/ 吳元熙/攝影

不需一昧追求自動化,數據才是關鍵

西門子也打造立體倉庫,在將近十萬個裝有零件的「黑箱子」上,貼上四個一維條碼。當客戶訂單上門時,能自動轉換成生產訂單,從倉庫裡的五千多種材料中自動調度至產線。隨著數據每20分鐘更新,西門子能從細到哪一款產品、哪一個元件、什麼時間、哪條產線出現狀況,做出即時和累積的觀察。

李永利舉例,工廠曾發現某款產品的組裝效率一直無法提升,調出數據後發現,原來是機械手臂在抓取控制版時,產生的晃動,導致塞入箱子的效率不佳。他們利用「數位分身」(Digital Twin)技術,在自家techno軟體中測試不同機械手臂、長度、轉速的改變,最後很快就能做出優化。

「不要一直談出貨良率,重要的是自己和自己比,每百萬件產品的加工失效率,能否一年比一年少,這才是真正進步,」李永利說。

他認為,智慧工廠的基礎,共有三項:生產自動化(Produciton automation)、原料自動化(Material flow automation)、資訊自動化(information flow automation)。

以成都廠為例,將送貨、補貨、成品包裝出貨、抽風設備主機、大型設施放在一樓,貨物會跟著黑箱子搭電梯至二樓產線,由工人和手臂完成組裝過程,這些都是顯而易見的自動化過程。「 但工廠不需要追求將設備、生產全數轉為自動化,因為明年的機器永遠會比今年更快,反而要將心力花在累積各式各樣的數據上。 」

西門子自然有其話語權。在PLC、工業電腦和人機介面市場的全球市占率,西門子拿下約三分之一,在中國市占率則有超過40%。

2019年,成都工廠的743位員工裡,有七分之一都是研發人員,藍領階層456人,比去年少了約50位,產能卻能向上提升,與西門子主打「研發與生產要在一起」的策略有關。

成都廠的示範效應,讓西門子不只能自己做產品,更能輸出智慧工廠經驗,大賺轉型財。如廣州明珞汽車,替BMW、BENZ、中國大眾、上汽等品牌提供生產線解決方案,且採用西門子自動化方案,累積更多數據,維持自身競爭力。

力諾製藥董事長張貝文表示,「打造藥物是一場與時間的競賽,當傳統生產模式有好幾百個步驟時,若以自動化模式改變流程,可能會需要投入龐大成本,但結果一定會顛覆產業。」

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青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場
青年如何跨出改變社會的第一步?Impact Star 3 組首獎團隊從教育到減塑,把想法帶進真實現場

許多年輕人懷抱熱忱,期盼透過行動讓社會變得更好,卻在起步時感到茫然,不知道該從何著手,也難以確認自己的想法是否回應真實需求。為了接住這份想要改變社會的熱情,「2026 Impact Star 青年影響力啟動賽」為青年搭起一個動手實作的舞台。

Impact Star 由新北市政府青年局主辦、社企流共同推動,邀請 5 個社會創新組織提出第一線問題,並安排專業導師陪伴 10 組青年團隊展開兩個月的實作,從訪談、理解需求開始,把點子一步步做成能進入現場測試的方案。

新北市政府青年局
圖說:新北市青年局 邱兆梅 局長分享「Impact Star 青年影響力啟動賽」的辦理初衷
圖/ 新北市政府青年局

把科學教材放進 LINE,協助老師更快完成備課

「LIS 情境科學教材」長期製作國中小科學影片與教學資源,這次競賽以「跨科教學減壓」為題,希望青年找出方法,協助非自然科背景的老師更容易使用這些教材準備科學課程。

本次獲獎團隊「EDU」成員劉子瑤、梁秭萁訪談一名剛進入教育現場的老師後,發現對方同時教授近 9 個科目,還要兼顧行政工作與班級經營,備課時間格外珍貴。因此決定把解決方案聚焦在備課流程最佳化,協助教師更快找到適合的教材。

「EDU」 決定利用教師們最熟悉的 LINE 官方帳號,整合 LIS 影片、投影片與教案,再把教材內容製作成視覺化備課卡。使用者只要透過手機,就能簡單掌握教學重點、課程流程及所需材料,直接放進既有的備課流程。

透過吸收教師的回饋,「EDU」 在競賽過程中持續調整,讓操作方式更貼近實際使用情境。最終作品在 3 名教師參與的初步測試中,於系統易用性方面獲得 82.5 分,反映受測教師對操作體驗的正面評價。

新北市政府青年局
圖說:劉子瑤、梁秭萁分享,未來也期待相同架構能延伸至其他科目,讓更多教學資源被帶進課堂。
圖/ 新北市政府青年局

把教育平權做成手機遊戲,讓青年找到參與方式

「TFT 為台灣而教」長期關注教育不平等,這次活動希望促進青年思考,如何讓高中生與大學生理解教育平權,並找到適合自己的參與方式。本次獲獎團隊「星築美少女」因此決定製作手機沉浸式遊戲《鐘響以前》,並將這些因素融入故事中。遊戲以一場為期 3 天的營隊為背景,玩家能在 15 至 30 分鐘內探索場景、與角色對話並蒐集線索。

遊玩過程中,玩家會發現一名叫做阿龍的孩子沒有出現在正式名單上;而阿龍未能參加營隊,背後牽涉交通、家庭照顧責任與行政程序等因素。玩家必須在有限的人力、時間與預算中作出選擇,透過安排阿龍的行程,切身理解教育不平等如何出現在孩子的日常生活中。

遊戲結束後,系統會依照過程中的選擇提供「行動者分類」,協助玩家了解自己適合投入陪伴、資訊整理或跨域解題,並附上 TFT 相關計畫與參與連結。在 67 名完成前後測的玩家中,認為自身專業難以對教育平權發揮作用的比例,由約 4 成降至約 2 成,顯示更多玩家在體驗後,看見參與教育平權的可能。

新北市政府青年局
圖說:星築美少女成員分享,自己曾在教育社會學課程中接觸相關議題,理解家庭、交通與經濟條件都可能影響一名孩子的求學歷程。
圖/ 新北市政府青年局

減塑求籤機走進飲料店,環保成為日常選擇

「海湧工作室」長期投入環境教育與廢棄物源頭減量,這次競賽希望讓民眾理解海洋廢棄物治理,並在日常生活中實際參與減塑。本次獲獎團隊「塑 per NOVA」從淨灘資料中注意到塑膠吸管造成的海洋廢棄物問題,也觀察到消費者即使知道減塑的重要,仍習慣於購買飲料時拿取塑膠吸管。

「塑 per NOVA」成員王姸儒、郭書睿,因此把實作場域選在手搖飲店,設計「減塑求籤機」。裝置設在消費者購買飲料的動線上,當消費者準備拿取吸管時,即提供可替代選項,讓減塑融入消費流程。

顧客投入 1 元後,可取得一支可自然分解的蒲草吸管,透過掃描 QR Code,可抽取線上環保籤詩。此求籤的趣味設計有效提升消費者嘗試意願,透過線上籤詩更進一步提供日常減塑方法介紹。

「塑 per NOVA」在 3 間飲料店測試兩週,累積約 150 次蒲草吸管取用。這段經驗讓他們直接觀察顧客如何操作裝置,也了解方案能否融入店家的營運流程,為後續拓展更多場域累積經驗。

新北市政府青年局
圖說:成員王姸儒、郭書睿設計「減塑求籤機」,讓減塑融入原本的消費過程。
圖/ 新北市政府青年局

前進新加坡,青年行動的下一步

獲得首獎的 3 組團隊,預計於 9 月底前往新加坡和南洋理工大學,與當地社會創新組織交流。團隊將延續這次實作累積的經驗,觀察新加坡如何回應相近議題,再思考哪些做法適合帶回台灣。

「EDU」希望了解新加坡如何支持非本科教師授課,以及當地社創組織有哪些能夠立即實踐的做法;「星築美少女」則將觀察教育政策的實際運作,及新加坡如何理解與推動教育平權。「塑 per NOVA」關注當地如何讓環保意識融入民眾生活,並希望從永續措施中找到減塑求籤機後續發展的方向。

頒獎典禮上,「星築美少女」成員王品然坦言:「一開始覺得社會影響力很遙遠,自己做不了什麼東西。」但參加完比賽後發現,踏出第一步就可能帶來改變,她說:「其實做一小步,你就可以改變一些東西。」

從起步時不知道該從何著手,到把方案帶進真實場域,3 組團隊在兩個月的實作中找到答案:青年不必等到有完整的解法才開始,只要先走近一個真實需求,並根據回饋持續調整,對社會的關心就能逐漸成為具體行動。

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