數位轉型與智慧製造面面觀系列29：自適應工廠 AF 與 OSP 如何打造下一代智慧產線？

前篇文章敘述製造業的十大價值鏈的增值模式(如圖1)與訂單驅動生產模式(OCP)，本篇文章將就自適應工廠(Adaptive Factory, AF)與生產中的作業員的支援(Operator Support in Production，OSP)增值模式及應用案例進行詳細解釋。

 

圖1. 製造業價值鏈增值模式

 

一、 自適應工廠/工業4.0即插生產 (Adaptive Factory, AF)

圖2. 自適應工廠/工業4.0即插生產增值模式

 

自適應工廠（AF, 如圖2）模式是數位轉型中另一項引人矚目的創新。相較於訂單驅動模式生產（OCP），AF模式更著重於特定生產資源的適應性，以實現更高效的生產管理。讓我們深入了解AF模式的運作方式，以及它如何增強企業的生產靈活性和效率。

 

在自適應工廠模式下，關鍵在於建立模塊化、可重新配置和自我描述的機器系統。這些機器可以被隨時插拔，並且能夠自動地進行整合和協作。這種靈活性使得工廠能夠在短時間內進行生產配置的切換，從而迅速適應不同訂單需求。

 

舉例來說，假設一家腳踏車生產公司需要在不同訂單之間迅速切換生產。在傳統的生產模式下，這可能需要花費大量時間進行設備的調整和轉換，從而影響了生產效率和交貨時間。

 

然而，在自適應工廠模式下，這個過程變得更加迅速和無縫。工廠內的機器系統已經預先設計為模塊化的結構，使得不同的生產配置可以快速進行。當一個新的訂單進來時，系統可以自動辨識所需的生產資源，並根據訂單要求進行適應性調整。

 

這種自適應能力不僅提高了生產的靈活性，還有助於提升生產效率和品質。工廠能夠更迅速地回應市場變化，降低了生產轉換的成本和風險。同時，機器系統的自動整合和協作也減少了人為錯誤的可能性，提高了整體的生產效能。

 

除此之外，自適應工廠模式還促進了資源供應商和系統整合商之間的協作。這些供應商能夠提供符合模塊化結構的產品和解決方案，進一步強化了整個生產鏈的效率和彈性。

 

二、 生產中的作業員的支援/生產線上的服務與應用(Operator Support in Production，OSP)

圖3. 生產中的作業員的支援/生產線上的服務與應用增值模式

 

生產中的作業員的支援（OSP, 如圖3）模式是數位轉型中的又一重要篇章。相比之前的模式，OSP模式更加關注如何利用新技術為生產操作員提供協助，使其能夠有效且安全地與不斷變化的實體網絡世界進行互動。讓我們一同深入探究OSP模式的特點以及其對製造業的影響。

 

在OSP模式中，焦點在於如何使生產操作員能夠更好地協同工作，特別是在面對不斷增長的適應性和複雜性的生產資產時。這個模式鼓勵人們與機器人、機器和軟體系統等協作，以實現更高效的生產管理。

 

以實際生產線上的應用為例，OSP模式的影響非常顯著。在一個自適應工廠（AF）環境下，生產操作員將有能力在不同的系統資源下迅速做出決策。舉個例子來說，假設一家腳踏車生產工廠正處於高產能時期，需要根據不同的訂單迅速調整生產線配置。

 

在OSP模式的支持下，操作員可以利用即時數據和分析來做出明智的決策。他們可以根據訂單要求和生產能力來優化生產線的配置，並確保生產過程的順利進行。這種即插即用的能力使得操作員能夠迅速適應不同的生產情況，同時保持生產效率和品質的最優水平。

 

三、 AF，OSP 應用範例：

圖4. AF，OSP 應用範例

 

AF，OSP 範例：如圖4與影片來源: https://www.youtube.com/watch?v=rcsiuJQBKfc&ab_channel=FestoDidactic

 

在這個令人驚嘆的影片中，我們可以清晰地見識到自適應工廠（AF）和生產中的作業員支援（OSP）模式的無縫結合，為製造業帶來了革命性的變革。這個影片不僅展示了先進技術的應用，更彰顯了數位轉型在提升生產效率、品質和靈活性方面的優勢。

 

圖5. 機械手臂的底座具有模組化的特點

 

在影片連結的第16秒(如圖5)，我們可以看到一個機械手臂在動態運作，它的底座具有模組化的特點，可以隨時進行拆解和調整。這意味著工廠可以根據不同的訂單需求迅速調整生產配置，實現即插即用的生產線。

 

圖6. 底座模組化展示可以輕鬆拆解和安裝

 

在第56秒(如圖6)，我們看到底座的模組化特性更加詳細地展示出來。這個模組可以輕鬆拆解和安裝，這意味著工廠可以根據需要隨時添加或更換工站，實現生產線的動態調整。

 

圖7. 工作台上產品通過RFID技術和即時通訊，可以實時監測工作站的生產情況

 

影片連結的1分32秒(如圖7)，展示了工作台上的產品，通過RFID技術和即時通訊裝置，工廠可以實時監測每個工作站的生產情況，確保生產流程順利進行。

 

圖8. 通過平板電腦人員可以獲取產品生產資訊

 

在1分39秒(如圖8)，我們看到通過平板電腦或其他裝置，工廠人員可以輕鬆地獲取產品的生產資訊，這有助於即時做出決策，提高生產效率。

 

圖9. 整個系統數位化管理

 

隨後，影片連結的2分13秒(如圖9)，展示了整個系統的數位化管理，通過連接不同的設備，實現了生產過程的監控和控制。

 

圖10. 透過增強現實（AR）進行裝置及時管理和控制

 

在3分50秒(如圖10)，使用增強現實（AR）的方式，我們看到裝置可以進行拍照並及時進行管理和控制。這對於檢測零組件的狀況和維修流程的規劃非常有幫助。

 

圖11. 整個系統數位化管理

5分20秒(如圖11)，展示了對高耗能設備的能源管理和監控，這有助於節能減排，同時也實現了能源資訊的即時傳輸。

 

圖12. 模組可插拔特性可以靈活擴展生產能力

 

最後，在影片連結的5分50秒(如圖12)，我們看到利用模組的可插拔特性，工廠可以靈活地擴展生產能力，快速應對市場需求的變化。

 

總的來說，這個影片展示了AF和OSP模式的無縫結合，帶來了數位轉型在製造業的應用案例。通過自適應工廠的模組化設計和生產中的作業員支援的智能技術，工廠能夠實現生產流程的靈活調整、數據的即時監測和分析，從而提高生產效率、品質和安全性。這個影片充分體現了數位轉型在現代製造業中的巨大潛力和優勢，將業務推向更高的高度。

先知科技總經理 高季安 與 新呈工業總經理 陳泳睿

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