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東海專欄
日本中小企業之 精實生產與IoT整合策略
2022.06.16∣瀏覽數:102



日本中小企業之
精實生產與IoT整合策略


雖說日本中小企業對物聯網(IoT)相關的智慧製造發展深感興趣,但由於資金及IT相關人力資源相比於大企業較為匱乏,在實務上並未積極導入。從《日本中小企業白皮書2019年版》可得知,主要原因為:導入後的商業模式並不明朗(51.1%)、缺乏操作相關技術的人力資源(39.3%)、導入及營運相關技術的成本問題(33.1%),因而列舉出如智慧製造的成效、執行者、導入成本等亟待解決的問題。

另一方面,考量日本製造業的中小企業中每位員工的勞動生產力,只佔了大企業中的四成,約為535萬日圓;如以提高生產力作為目的,即使在沒有高額資金投資的情況下,導入智慧製造也能有所成效。筆者參與《面對未來的智造者:工業4.0的困惑與下一波製造業再興》(大寫出版)著書執筆,已經提出智慧製造的發展策略。因此,本文擬以日本中小企業發展導入IoT的具體案例,提出以製造現場為中心導入的IoT實踐策略。


精實生產與IoT的融合

豐田生產系統(精實生產),以消除浪費(Muda)、勉強(Muri)與不平準(Mura)作為主軸,建立在正常作業中出現異常時能夠加以檢視「可視化」機制,以利員工能在「徹底消除浪費」和「改進、提升」方面有所成效。雖然「可視化」使用「目視管理」和「安燈系統」等方法,但若能再有效利用IoT技術,便能形成智慧製造的基礎。

特別是後疫情時代,中小企業使用IoT至少具備以下四點的優勢。首先,即使無法親臨現場,也能透過使用IoT技術讓工廠設備「可視化」。其次,通過IoT,可以將現場人員的知識,做進一步的「操作手冊化、知識可視化」。第三,只要有智慧型手機等資訊終端設備連接到網路,便可即時分享產線實況等。第四,除了從積累數據中即時追蹤運行狀態外,還有望因而獲取提高品質、客戶價值和服務的相關訊息。

持續改進的智慧製造:日本「旭鐵工」的IoT導入案例

旭鐵工公司是一家歷史悠久的零件製造商,為豐田汽車生產變速器零件,這個案例引述自《2021年中小企業白皮書》。由於工廠的生產設備老舊,如果僅依靠人力很難精準掌握生產稼動率。這樣一家一直以來沿用舊的生產方式的公司,導入IoT的契機是,自2013年起,一位長期在豐田公司致力於改善工作流程的人員就任公司負責人。此負責人上任後,一直在觀察和分析每個工作流程,並致力於改善工作;但與大公司不同,負責改善工作的人員也很少,因此為了降低對人力的需求,決定建立IoT工廠。因此,開發和引進了IoT系統,該系統通過簡單的感測器和發射器在工廠的機器和設備中獲取數據。數據儲存在雲端系統中,可以從智慧手機和電腦即時確認工廠的稼動狀態。該系統僅測量三個數據,分別是生產數量、製程週期時間和設備停止時間。因此,比一般是可以得到各式各樣數據的複雜IoT系統,單純而實用。正因為只針對三個數據資料做導入的系統,其導入成本約可控制在一般市售系統的十分之一。

此外,獲得相關數據並非終點,還能將數據活用於現場,致力於降低浪費、勉強和不平準等,推廣相關改善活動。檢視導入成果,生產力大幅提昇,並在預定工作日都能達成交期,不需要增加工時。這個IoT系統的主要目標是與「改善」連結,致力於建立一個能持續「尋找問題」和「設法改善」的現場系統。這個系統已開始移轉國外,證實適用於與日本工廠存在類似問題的泰國日系工廠。因此,即使在遠方的日本母公司也能在遠端瞭解當地生產的運行情況,並尋求改善製程。經過驗證,目前旭鐵工開始將系統銷售給國內外相關領域的零組件公司。

對建構現場型IoT系統的建議

旭鐵工案例,是奠基自豐田生產方式的理念,進而導入IoT的「精實智慧製造」模式,從這實例來看,要有效實現導入IoT技術,筆者認為有以下四個階段(圖1):



第一階段,生產課題目的導向的現場觀察,是導入IoT的入口。第二階段是開發和導入簡單的IoT系統,如簡單的感測器、發射器和雲端系統,讓工廠運行狀態「可視化」。第三階段是發現改進目標步驟,以分析和改進工廠的勉強、浪費和不平準的製程。從「生產數量」中,分析並改進了超過製程負荷能力的「不合理」;透過分析「設備停止時間」,發現並改善了製程低於負荷能力的「時間浪費」;通過分析「製程週期時間」,發現並改善了存在偏差的「不平準」。第四階段則是重組內部資源,利用累積的資訊和知識,開發新的客戶價值模型,如IoT系統的開發和諮詢。

在IoT技術導入的初期階段,主要是以提高單一設備生產力為目標,但隨著組織內部透過持續反饋及資訊收集的IT技術能力提高,逐步擴大IoT的使用範圍。例如《日本經濟新聞》就報導了豐田汽車主力一階協力廠JTEKT(2021年7月21日)和AISIN精機(2018年10月19日)的IoT活用。不僅在工廠管理,還活用在品質控制、生產設備的人工智慧異常檢測、維護預知、CBM(ConditionBasedMaintenance)等,進而實現高階保全及次世代維護,以及最大限度減少設備故障造成的停機時間。

這些日本公司案例結合了精實生產和IoT技術的活用,是一種「以現場為中心的精實智慧製造策略」。筆者認為,台灣中小企業與日本中小企業的性質類似,這個策略方向也同樣適用於臺灣中小企業,相信可以成為後疫情時代的新興智慧製造策略。

 

潭興精工企業有限公司