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28/02/2020

【危中有機】新型肺炎加速新一波「智慧製造」發展,引發第四次工業革命?

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    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

Photo: 圖片由作者提供

  受到新型冠狀肺炎病毒(武漢肺炎)的衝擊,全國工廠復工率不足,中國製造業供應鏈正陷入斷裂危機,同時亦凸顯傳統工廠的勞動力驅動模式是何等脆弱。面對如此龐大的勞動力缺口,「無人化」的智慧製造(Smart Manufacturing)或許是解決良方。這個嶄新的製造模式源自德國政府2011年提出的高科技計劃「工業4.0(Industry 4.0)」,意指「第四次工業革命」。

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  綜觀人類歷史上發生的三次工業革命:蒸汽機的發明,以蒸汽動力突破人力和獸力的限制,引領人類進入機械化生產時代,帶來第一次工業革命;電力的出現,機器使用電力作動力來源,實現規?;可a,引發第二次工業革命;電腦的誕生,減低人為操作帶來的影響,帶引製造業跨入自動化生產年代,促成第三次工業革命,又稱為「數碼革命」或「資訊革命」。近年來,隨著AI人工智能與IoT物聯網的蓬勃發展,全自動化、彈性化與自我優化的「智慧製造」模式應運而生,大幅提高生產資源效率,萌生第四次工業革命。

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  第四次工業革命可說是在數碼革命的基礎上發展起來:與過去相比,感測器的體積變小了、性能改善了、成本亦降低了;同時,5G的降臨,提供頻寬速率更高、延遲時差更少的網絡覆蓋。因此,5G物聯網能夠即時蒐集從感測器而來的數據,反饋到雲端人工智能進行分析,一瞬間便可得出分析結果,隨即向工業機械人發出相關指令,執行對應行動。以日本汽車零件廠Hirotec為例,該公司採用AI和物聯網進行系統檢測,令檢測時間縮短100%,免去人手檢測期間停機造成的每秒361美元(約4,900港元)經濟損失。

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  當然,智慧製造的應用不止於此。西門子(Siemens)設於德國安貝格(Amberg)的智慧工廠,從2013年啟用至今,從未增聘人手或擴建廠房,惟年均產能卻可由78萬件產品成長逾10倍,及至2019年已能產出逾1,100萬件,同時產品質量合格率更高達99.9985%,因而被視為工業4.0的先驅工廠。

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西門子安貝格工廠內每款產品皆有屬於自己的「身份證」,載列逾百條資訊,包括產自哪條生產線、所用材料等。(圖片來源:西門子官網)

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  在安貝格廠房裏,電腦搭配生產設備能夠自主處理四分之三的生產工序,餘下四分一工作才需由員工完成。為求收集準確的生產數據,工廠內每件產品均擁有獨一無二的「產品身份證」,用作識別由哪條生產線製造、生產材料,以及當時生產環境條件等,每日可生成並儲存約5,000萬筆生產數據。

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  這些數據正是工業4.0的價值所在。採集到足夠數據後,便可利用電腦創建一個立體的工廠模型,在虛擬空間內重現真實工廠的實時情況,這正是「數碼分身(Digital Twin)」技術。虛擬工廠模型能夠反映真實工廠的即時生產狀態和環境數據,讓員工以直觀方式監控生產線運作。

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「Digital Twin」數碼分身平臺可在虛擬空間內反映真實工廠的實時現況,令生產線運作狀態變得一目了然。(圖片來源:西門子官網)

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  譬如說,員工發現某款產品的組裝效率低於預期,分析數據後發現,機械手臂在抓取控制板時會產生晃動,引致組裝效率降低。這時候,員工可在數位分身平臺上不斷調整虛擬機械手臂的長度或轉速,嘗試找出最適合的設定組合。如此一來,員工就可在安全環境中,以極低成本進行測試和修改,進而改善生產流程,提高工廠營運效率。因此,安貝格工廠可在無需擴充人手的情況下,持續提升產能。

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  國際市調機構Gartner指出,在武漢肺炎持續蔓延下,中國已有逾80個城市實施封城或半封閉式管理,使交通物流陷入癱瘓,加上疫情的不確定性,令工人不願返回廠區,造成勞動力急降至少20%。這樣除會引發生產線加速外移外,更會帶動新一波智慧製造再起。

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  製造業者要將生產線移出中國,不是遷至低成本國家(如越南、印度等),就是搬到高科技地區(如臺灣、美國等)。後者的勞動人口既比中國為少,員工薪金也比中國為高,故此當地廠房較適合採用智慧製造的營運模式。另外,今次疫情爆發亦凸顯全球製造業供應鏈面對黑天鵝效應事件時,是如何不堪一擊,所以不少企業考慮盡早部署智慧製造,以降低對員工的依賴。

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  不過,這是否意味著工廠員工將會被機器完全取代?答案當然不是!以安貝格智慧工廠而論,仍需要有1,000多名員工在廠內工作,只是他們的角色從生產者升級到管理者,負責監控與維護生產線的正常運作。工業4.0的真正目的是,不只是提升工廠產能,更是要把員工從複雜而單調的工作中解放出來,將心力投放在創意發想和創新發明,進而開發和設計出更多高品質、高附加價值的產品。

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在安貝格智慧工廠中,AI人工智能系統控制和優化所有生產流程,以確保達到接100%的產品合格率。(圖片來源:西門子官網)

德國安貝格廠房內有逾1,000名員工,日常工作是用電腦控管生工廠運作,而不是像傳統工廠的員工從事生產線作業。(圖片來源:翻攝自西門子官方YouTube影片)

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