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[影片] 產能提升 · 設備不再無預警停機,遠東機械以智慧製造加速數位轉型

3/20/2019

成立70周年的遠東機械,是台灣少數的綜合性鋼鐵製造廠,資本額達22億新台幣,員工人數將近800人,除了企業本身的鋼鐵事業、工程事業與機械事業等部門外,旗下其他子企業還包括發得科技、啟坤科技等,則負責各類工具機、高爾夫球桿與鋼管、鉻鉬鋼管等,其中遠東以鋼鐵事業部為營業核心,16吋以上鋼管占台灣國內市占率約80%,16吋以下鋼管則有20%,遠東機械近年來積極導入智慧機械,透過與研華加雲聯網合作,建構工業物聯網平台,加速企業數位轉型。

雖然行銷向來低調,不過遠東機械的鋼鐵品質在台灣業界相當知名,產品應用非常廣泛,包括高雄世運體育館、台中火力發電廠的碼頭結構、中油輸油管與各政府的地下汙水管等,都採用遠東機械的鋼管產品。不過也由於歷史久遠,無論是機台使用年齡或製造流程都已出現瓶頸,透過智慧機械協助企業進行數位轉型,以提升營運效益,成為遠東機械永續經營的必要策略。

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專業斷層與現場數據不足 痛點如何解決?

目前遠東機械面臨了2大痛點,首先是經驗傳承不易,鋼鐵業屬於傳統產業,多數的專業知識與經驗都掌握在資深技術人員手中,要口述傳承並不容易,此外近年來台灣少子化嚴重,加上工廠環境不佳,年輕族群的就職意願不高,更讓專業知識有斷層之虞。

第2個痛點是現場設備的數據即時性與真實性不足。鋼鐵業所應用的技術非常多元,不過整體來說多數製程所需參數相當固定,例如:高週波焊接或埋弧焊接(SAW)的電流、電壓、馬力輸出,這些數據過去都必須透過資深員工調整,另外生產時的產量與品質,之前雖已有相關流程掌握,不過靠現場作業人員以人工方式填寫於紙本報表,這種方式有兩大缺點,首先是數據如果產生落差,往往已然發生,管理階層往往只能從報表上得知,再做事後的檢討,其次是人工填寫方式容易因各種原因產生疏漏,數據未能呈現真實狀況。

為此遠東機械找上研華與加雲聯網,希望可透過研華的WISE-PaaS的工業物聯網軟體產品與服務,協助解決這些痛點,而之所以選擇研華,除研華有完整的產品線外,其專業的系統整合經驗,更是讓遠東機械對研華的技術信心十足,因此也促成這次智慧機械導入的合作契機。

遠東機械打造的第一條智慧製造產線為使用超過50年的鋼管製程,由於歷史久遠,期間雖有陸續更新產線設備,還是沒有現在完善的電控元件,只有標準配備的開關、繼電器與數位表頭,而遠東機械希望可建置工業物聯網架構,透過感測器擷取各端點的電壓、電流與各種訊號值,並利用PLC的邏輯運算特色判斷,並作為系統閘道器網上傳送訊號,並以研華的WebAccess以及EdgeSense對相關數據初步歸納相關訊息,之後在進一步處理,架構出戰情室平台,目前此系統已然完成上線使用,透過戰情室平台,遠東機械可即時掌握此一產線在製造現場的設備狀態。

在建置過程中,負責系統導入的加雲聯網遇到兩大問題,包括感測器與通訊設備的架設。現在傳統製造業導入工業物聯網,最常遇到的問題是舊機台無法擷取數據,遠東機械也有相同問題。正如前面提到,遠東機械此一產線的製管機年齡已有50年,設備的電控只有on/off功能,故障訊號回饋設計缺乏,因此功能必須分階段導入。

鋼管製程包括了展捲機、成型機、切斷機、整圓機與修端機等機台,其中進階開關是裝在展捲機上,開始整體製程的啟動,鋼捲在成型階段與之後的高週波焊接階段,加裝感測器偵測設備有無故障與DC馬達的電流、電壓等數據,最後的修端機的感測器則可統計當天製程的鋼管產生數量。

至於通訊佈建則是整個導入過程中,耗費最多時間與精力的部分。就傳輸品質來看,有線傳輸是最穩定的技術,不過有線通訊不但要配合製造現場的設備佈線,分屬不同建物的廠房與管理室,還要開鑿地面埋設線路,工程必須大費周章,因此後來改選無線通訊產品。然而無線通訊也有需要克服的困難,由於鋼鐵廠房的均為重機械,大型馬達會產生電磁波,此外現場大量的金屬也會讓無線電波反射,這些環境因素都會對無線通訊產生干擾,負責建置系統的加雲聯網在2個月內嘗試過市面上各大廠牌的產品,仍無法解決問題,後來請研華團隊前來協助,透過其完整量測機制與多年經驗,在2週內完成佈建,現在產線已可不受干擾的穩定傳輸訊號,讓遠東機械的後端IT部門彙整前端資料,進行各種分析。

研華與加雲聯網攜手 落實傳產智慧化願景

遠東機械的智慧機械從2017年年初開始規劃,8月開始進廠動工,10月完成第一階段的建置,研華與加雲聯網以各自專業所展開的無間合作,是系統在短短2個多月可以成功上線的重要因素。研華過去在工業領域已有豐富經驗,軟硬體產品線也相當齊全,這次在產線設備採用了研華的產品邊緣製能服務器(EIS-D110)、Wi-Fi無線通訊模組(EKI-6332GN)、WebAccess/SCADA圖控軟體與WISE-PaaS物聯網雲平台等軟硬體產品,此外戰情室平台上的WISE-PaaS/Dashboard儀錶板可視化資訊顯示配置,也是研華提供建議設計完成。加雲聯網則是與研華密切合作的系統整合夥伴,在台灣已有豐富的製造業系統經驗,雙方聯手為遠東機械打造出智慧機械系統。

導入此一智慧化系統後,遠東機械讓製造現場的設備資訊可視化,管理部門可從遠端掌握現場的運作狀態,設備保養部門也可由此得知設備的各種數值,尤其DC馬達是產線的重要動能來源,一旦故障將造成整條產線停擺,透過感測網路的數據顯示,在馬達劣化前先行預防保養,此作法一來可減少保養備品的數量,降低存貨成本,二來可穩定產能、提升產線稼動率,讓產線效率最佳化,在導入前,遠東機械此一產線的每月產能穩定在2,000~2,500噸之間浮動,導入後則為3,000噸,產能不但增加了33%,而且更為穩定,可預期的穩定產能有也助於業務單位在與客戶洽談訂單時的交貨期承諾,且品質也相對穩定,對業績提昇更有幫助。

相較於其他常見的製造業,鋼鐵製造不但屬於傳統產業,而且也相對較冷門,因此合適的IT系統非常有限,智慧製造系統需要有相當高的客製化設計,透過研華與加雲聯網的協助,遠東機械的第1階段智慧機械系統已成功上線,第2階段也將開始啟動,接下來預計將增加感測器的佈建範圍,同時強化設備數據的分析能力,讓企業完成真正的數位轉型。

研華WISE-PaaS工業物聯網雲平台,請參考網站:http://wise-paas.advantech.com/zh-tw

遠東機械鋼管生產線-專案架構圖