智慧工廠是什麼？一篇認識智慧工廠成本預估、組成架構！

隨著工業4.0的急速發展，全球製造業正在見證「智慧工廠」的崛起，智慧技術整合製造業、工業顯然是當代企業發展的趨勢！為了協助各大企業成功實現數位轉型，本文將著重介紹如何透過數位轉型打造智慧工廠，以解決勞動力供給不足、工資上漲、產品交期短、市場需求劇變等種種挑戰。同時，我們將討論如何迅速建立一個完整的智慧工廠生態體系，以提升企業的競爭力。
〈延伸閱讀：工廠自動化該怎麼做？企業必看的自動化生產完整指南！〉
 

智慧工廠的未來趨勢

智慧工廠是製造業數位轉型的核心，透過整合智慧機械與先進的製造過程，結合物聯網、大數據、雲端運算和人工智慧（AI），實現智慧自動化（IA）。未來趨勢將更強調網路整合，讓機器和人能夠即時、量化的透明化管理，代替傳統工廠的製造作業管理方式。這種先進的製造模式有助於製造業應對更激烈的產業競爭，並推動整個製造業向更數位化、智能化的方向邁進。
〈延伸閱讀：工業自動化是什麼? 徹底解析自動化工廠背後技術〉
 

智慧工廠的優、缺點分析

智慧工廠正備受全球製造業矚目，成為製造業數位轉型中不可忽視的重要趨勢。儘管智慧工廠帶來的整體效益是明確的，然而在推動的過程中，對於中小企業仍存在許多挑戰。在考量投資回報和實施可行性時，需要仔細評估各方面的影響。以下將說明轉型為智慧工廠的優、缺點。
 

智慧工廠的優勢

智慧工廠優勢1－提高生產力與品質

智慧工廠的核心目標在於：有效控制生產成本的同時，提升生產力與品質。透過數位化技術，實現生產過程的自動化和優化，能有效提高生產效率（生產效能會比人低，但生產時間可以拉長），並確保產品品質的穩定性。
 

智慧工廠優勢２－應對各式挑戰

面對勞動力減少、產品交期壓縮、市場需求波動等多重挑戰，智慧工廠能夠以更靈活的方式應對這些變化，快速調整生產流程，提高適應能力，使企業更具競爭優勢。
 

智慧工廠優勢３－全球趨勢

在全球智慧製造的發展浪潮中，智慧工廠備受矚目，已成為製造業的重要趨勢。這項趨勢不僅符合全球製造業的發展方向，更有助於提升台灣製造業在國際市場上的競爭實力。
 

智慧工廠優勢４－技術提升

智慧工廠的實施要求運用先進的數位技術，這有助於提升台灣製造業的技術水平，同時也促進整體產業升級。目前台灣的智慧製造解決方案主要集中在半導體和ICT製造業，儘管對於石化、鋼鐵、機械或汽車等傳統產業的支援相對低，台灣的智慧工廠技術、自動化生產設備相比其他國家仍然超前許多。
 

智慧工廠優勢５－提升人員安全

國際自動化協會（International Automation Society of Automation）在報告中指出，職場傷害的前五大類型包括與有害物體的接觸（40％）、過度勞累（24％）、滑倒跌倒（19％）、重複運動（8％）以及與有害物質／化學品的接觸（6％），而機器人和自動裝置將有助於減少或消除工作場所造成的傷害！
 

智慧工廠的劣勢

智慧工廠劣勢１－中小企業較難轉型

根據《資工會》的數據表示，台灣企業高達九成為中小企業，這些企業普遍面臨著生產成長率下滑、利潤空間縮小、數位轉型缺乏誘因等問題。對於這些中小企業而言，建構智慧工廠可能需要更大的投資成本及誘因。

智慧工廠劣勢２－組織變革困難

數位轉型涉及到組織內部的變革，組織必須適應新的流程並進行調整，這可能使員工反彈。這種抵觸主要來自於對於自動化數位轉型概念的不足，因此需要進行專業的操作教育訓練。
 

智慧工廠劣勢３－設備更新成本高

在數位轉型過程中，硬體和軟體設備的維護成本相對較高，特別是需要整合AI技術、機器學習、進階分析等技術的作業系統。智慧工廠轉型成功的主要因素，在於現代資料庫和ERP系統是否能支援和推動工廠系統的進階功能，這可能成為推動數位轉型時的負擔。在進行相關投資時，企業需謹慎評估和有效管理相應的成本。
 

智慧工廠如何運作？

製造業正積極邁向工廠自動化和智慧工廠，以實現轉型升級。這股轉型趨勢不僅實踐在大型企業，就連中小企業也紛紛將部分製造流程引入自動化技術，以提升整體生產效率！以下將分析智慧工廠運作的重要技術，並探討智慧工廠與傳統工廠運作模式的差異。
 

相互連結自動化設備

智慧工廠實現自動化的關鍵在於「相互連結自動化設備」，這可以透過物聯網（IoT）和先進的數據通信技術實現。以機械手臂為例，智慧工廠會將機械手臂配備感測器和連接裝置，讓機械手臂能夠精準感知環境並即時傳輸資訊。透過先進的控制系統，機械手臂可以與其他自動化設備協同作業，創造更高效、靈活的生產環境。

相對的，傳統工廠中的設備通常是獨立運作，缺乏即時的資訊分享和協同作業的能力，這導致廠內生產流程不易更改，無法隨著市場需求即時調整。

數位整合

智慧工廠擁有整合物聯網技術（IoT）的優勢，透過整合機器、人員和大數據，構建了統一的數位連線生態系統，能更有效的實現生產過程中各個環節的協同運作。以ERP平台為例，它將採購、倉庫、生產、品管、物流等各項資訊融合，同時支援相應的系統，如APS、MES等。值得注意的是，MES製造執行系統是智慧工廠中的核心技術，能夠有效因應市場的「少量多樣」需求。與傳統工廠相比，智慧工廠更能提升產品良率（Yield）、縮短交期並降低存貨。

資料管理和分析

智慧工廠不僅具備資料管理和分析的能力，更能從龐大的資料集（Dataset）中獲取寶貴的經驗。透過預測和進階分析，智慧工廠運用大數據的深度洞察優化生產流程，預知未來趨勢和事件，同時提供建議，進而建立智慧製造的高效工作流程和自動化程序。

預測性維護

智慧工廠的出現解決了傳統工廠硬體故障、高維護成本的問題。透過整合機器學習（ML），智慧工廠實現了預測性維護功能。藉由不間斷的監控和分析製造過程，系統可以提前預測機械損壞事件，使企業能夠在故障發生前安排維護檢查；當機器即將發生故障時，系統會發送警示，並自動執行維護操作。
 

智慧工廠的組成架構

智慧工廠的組成架構需要多層面的技術整合，以實現生產過程中的數位化、自動化和智能化。以下將介紹智慧工廠的主要組成要素：
 

資料取得和整合

智慧工廠利用工業物聯網（IoT）技術實現資料取得和整合，裝置和機器配備獨特識別器和數位資料傳輸能力，形成IoT網路。這使裝置能夠即時報告狀態和作業資料，同時接收資料，以控制和自動化動作和工作流程。
 

資料分析與管理

在智慧工廠的組成結構中，「記憶體式資料庫」和「現代ERP系統」被視為工業4.0的中樞大腦，可以說是系統的核心技術。現代資料庫負責整合、分析和管理各種數據，並協調整個智慧工廠的運作，確保各項任務和系統能夠有效協同工作。相較於傳統的磁碟式資料庫，現代資料庫將全部內容存放在記憶體中，能夠因應智慧工廠和現代供應鏈的複雜資料管理和分析需求，提供更高效的操作和更深入的資訊洞察。
 

自動化裝置和機械手臂

想要成功轉型智慧工廠，機械手臂絕對是成敗的關鍵！機械手臂具有高度的靈活性，能夠自主執行多樣的生產任務，全面實現工廠自動化，還可以根據生產需求進行快速調整，使得智慧工廠能夠更迅速地應對不同的產品和生產要求。此外，配備感測技術的高階機械手臂，還能夠收集與環境和生產相關的資料，並透過智慧系統進行分析，提供生產過程的實時監控和改進建議。
〈延伸閱讀：機械手臂優點有哪些？ 5分鐘看懂應用與案例〉
〈延伸閱讀：機械手臂原理是什麼？5大機械手臂類型分析、運作原理介紹！〉
 

人機協作系統

近年來，製造業的生產趨勢逐漸轉向「少量多樣」和「人機協作」，使得生產流程變得更加複雜。若製造業無法跟上這種趨勢，就可能面臨市場淘汰的風險。因此，確保「人」與「機器」能在生產線上完美協同合作，成為提升競爭力的關鍵！人機協作系統的導入，使操作人員能夠更密切的與機械手臂和自動化裝置合作，不僅可以提高操作的精準度，還能提升工廠在少量多樣生產方面的效率。
〈延伸閱讀：機械手臂公司怎麼選？必須先了解的3個挑選重點！〉
 

安全系統

智慧工廠的安全系統已得到日本發那科（FANUC）等國際大廠的推崇，引進ISO／TS 15066標準，明確協作型機器人的設計、安裝及風險評估標準。此標準規範中，機器人會在人員碰觸時停止，允許人直接操作機器，並在警戒區內主動減速，以確保工人的人身安全。此外，在特定作業範圍內，機械手臂的力道和功率也會受到限制。在未來，機器人製造商和零件開發商都可以依循此標準，進一步提升智慧工廠的安全性。
 

結論

飛那達科技具備先進的機械手臂技術，致力協助企業實現智慧工廠轉型，提升產業自動化水平。作為FANUC品牌ROBOT的授權銷售商，我們提供客製化服務，為企業量身打造獨家自動化解決方案。透過飛那達工程技術團隊提供專業的自動化模擬影像，幫助你在在導入自動化工廠前全面了解應用情境。在導入階段，我們不僅支援裝機程式撰寫和點位校正，還提供人員教育訓練。你有轉型為智慧工廠的需求嗎？歡迎立即聯絡我們。