如何讓工業4.0+AI科技落地到產業應用

丁振卿
台北科技大學機械工程系 教授 & 中德技術合作研究會 理事長
chchting@ntut.edu.tw & cdgtaiwan@gmail.com
https://cct.me.ntut.edu.tw/ & https://cdg.com.tw/
2020.06.15

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報告大綱

德國工業4.0(Industrie 4.0)

BMW 智能工廠

工業4.0智能工廠強調人機協同作業達到智能產銷！！
德國工業4.0 - 執行策略建議書 April 2013
  • 工業4.0就是智慧網路新世界
  • 藉由工業4.0打造全新的視野
  • 新的商業機會與模式
  • 工作場所的新興社會基礎建設
  • 以新型服務為基礎，即時掌握的CPS平台
德國工業4.0 - WZL Institute, RWTH Aachen University

  • 客制化服務組合(Customized Service Portfolio)
  • 數位製造(Digitalization of Manufacturing)
  • 網絡化、適應性生產：靈活性+生產率=利潤
    (Networked, Adaptive Production: Flexibility+Productivity=Profit)
    1. 基於模型的過程數據分析(Model-based process data analytics)
    2. 技術軟體應用(Technology Software Apps)
    3. 產品數據模型(Product data model)
    4. 自適應過程鏈(Self-adaptive process chains)
    5. 新的商業模式(New business models)
智能工廠 –取自SRAM林孟輝總廠長

生產與管理以資訊化、透明化、即時化、防呆化，達到智能化目標，
提升品質(Quality)、效率(Efficiency)、成本(Cost)優勢，創造高價值生產流程。
智能工廠 –取自SRAM林孟輝總廠長

    • APS=Advanced Planning Schedule;
    • PLM=Product Lifecycle Management;
    • ERP=Enterprise Resource Planning;
    • CAPP=Computer-Aided Process Planning;
    • SCM=Software Configuration Management;
    • LMS=Learning Management System;
    • SPC=Statistical Process Control;
    • OEE=Overall Equipment Effectiveness;
    • QMS=Quality Management System;
    • WMS=Warehouse Management Systems;
    • PMS=Performance Management System;
    • SCADA=Supervisory Control And Data
      Acquisition

工業4.0著重上、中、下游連線

工業4.0源於企業技術需求，非學校提出的創新技術

工業4.0須以企業需求為出發，學校與企業要密切合作

導入工業4.0旨在為公司創造價值

也就是幫公司賺錢

工業4.0包含許多元素

導入後有成效的元素才導入

不必陷入工業4.0的名詞迷失！！

德國工業4.0(Industrie 4.0)並非依序變革的第四次工業革命概念
德國工業4.0(Industrie 4.0)是智慧、網路、新的商業機會與模式
工業4.0智能技術是不限領域的發展趨勢
所有工廠都將被迫或主動導入
自認不需或尚不能導入工業4.0的工廠
只有兩種情形：
  1. 對工業4.0的定義非智能技術，而是拘泥在第四次工業革命的名詞定義
  2. 無人接班、看不清未來、等待被淘汰

人工智慧(AI)

人工智慧深度學習(AI Deep Learning)

開發與應用環境說明

AI模型架構及開發

AI模型架構及開發

圖像擴增

AI 模型訓練

硬體設備選用說明

AI視覺辨識機制之流程

專案開發流程規劃

實務應用技術開發案例

被動元件堆積製程即時瑕疵判讀

鋁材高架地板鑄模瑕疵判讀

輪圈瑕疵檢測

人臉辨識

物料判別

如何有效導入產業應用？

工業4.0打造的未來

工業4.0智能技術導入三步驟

智慧管理 => 智慧機台(產線) => 智慧製造

智慧管理： CPS、ERP、AI視覺、智慧排單

智慧機台(產線)： MES、SPC、AOI、AI視覺、自動化、 智慧倉儲、自走車

智慧製造： 上、中、下游的連線

先從面的管理 再到 線與點的打通 達到 智慧製造

企業想要達到的目標及解決方案

減少冗員浪費、減少人力使用 、確保人員準時上下工與定位 、準確計算工資 、準確掌握物料及產品庫存 、準確掌握成本及產品報價 、產品追蹤、避免人為出錯 、準時交貨、工廠零庫存及產線零庫存 、生產過程自動清點物料與產品、產品生產履歷自動產出 、生產過程準確自動配送原物料、提高機器設備稼動率 、提高產品良率、QC結果自動回饋機台補正 、減少不良品產出、客制化生產 、上中下游連線
Solution: 建立CPS戰情室，有效掌控及管理人機物料，串接ERP及MES系統
智慧排單取代人力排單、數位化傳承師傅技術 、自動組裝、不良品樣式及原因統計分析
Solution: 導入AI機器學習
智慧檢測取代人力檢測
Solution: 導入AI深度學習
CPS, 產銷管理資訊戰情指揮中心
CPS(Cyber-Physical System 網宇實體系統)

CPS簡單說，就是遠距監控能力，人、機、物料的遠距監控，工廠透過CPS監控可有效提升機器設備稼動率及達到產線零庫存。

以年產值10億的工廠為例，1%機器設備稼動率提供1千萬產值貢獻。

資訊透明可以有效減少冗員浪費。

上、中、下游連線可以確保準時交貨。

顧客可以隨時了解生產進程。
台積電工業4.0（生產指揮中心，Manufacturing Command Center, MCC）
漢翔工業4.0（彈性比自動化更重要）

我們的工業4.0，初步是智慧人機協同作業

工業4.0 = 智能技術

工業4.0 ≠ 依序變革的第四次工業革命

工業4.0智能工廠 = AI數位管理工廠

工業4.0智能工廠著重在上、中、下游的連線

工業4.0強調的是智能化，不是只有自動化

工業4.0初期以人機協同達到自動化，把人當機器用

人依指令動作不思考，可減輕工作負擔，降低公安風險

先智能化再自動化，或同步進行。

智能工廠極致表現 = AI無人工廠

智能工廠虛實整合

掃QR Code自動分揀線虛實整合

自走車搭配自動堆疊配送線虛實整合

無人化產線規劃虛實整合

PHP操控機械手臂虛實整合

PHP操控自動倉儲虛實整合

人工智能機器學習

無人化智能量測與回饋系統
Outline

不良品檢出處置

我們團隊的工業4.0技術應用


智能工業生產教學工廠

智能長期日照中心
智能產銷植物工廠建置

網頁控制

虛擬CPU ： VirtualBox
系統 ： Ubuntu、Windows
網頁伺服器 ： Apache
資料庫伺服器 ： MySQL
資料庫存取語言 ： PHP
網頁控制語言 ： HTML, PHP, CSS, JavaScript, Python

網頁控制可以突破三機一體(手機、平板、筆電)限制，達到
監控無距離、無作業系統、無設備限制的發展方向。
AI無人工廠：工業4.0+人工智慧(AI)
智慧排單、技術學習、瑕疵辨識、自動組裝。。。

Thanks for your attention!!