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速訊數位整合導入AI虛擬檢測,帶領四維集團跨越數位鴻溝

打造一加一大於二的數位實力

10年前,四維集團就採用連網設備,即時監控產線的生產數據,如今要進一步做數據整理分析,卻面臨無法實際應用的挑戰。速訊數位整合作為集團內部資訊系統的整合者,透過N世代學苑引進先知科技總經理高季安擔任陪跑教練,從兩條AI示範產線開始,帶領這家67年膠帶廠跨越數位優化的鴻溝。

1954年生產出華人第一捲透明膠帶,四維集團如今已是擁有全球16座工廠、近兩千名員工的跨國企業,產品不僅外銷到歐洲、美洲與亞洲,應用範圍也愈來愈廣泛。

「膠帶這東西就像鹽巴一樣,每道菜都要用到它,但是你不一定看得到它。」四維創新副總經理蔣益宗說。除了消費者熟知的鹿頭牌透明膠帶,從產品商標、肌肉彈性貼布、電梯按鍵的抗病毒保護膜,到最近熱門的電動車、充電樁等,許多行業都會用到四維集團產品。近來,環境永續成為全球關注議題,四維集團也在2020年開發出可生物分解的材料和黏著劑,希望減少塑膠用量,朝循環經濟之路邁進。

臺灣膠帶產業裡,四維集團數位轉型的步伐算快,早在1976年就成立電腦中心,自行開發內部應用系統。1990年代因應集團事業版圖擴張,電腦中心更名為資訊部,負責海內外公司的網路、硬體、資訊系統開發及維護。董事長楊慧玲從她父親--四維集團總裁楊斌彥手中接班後,更加速企業的數位化發展,資訊部在2004年獨立成為公司,因應內外銷、製造、研發等業務需求,自行開發ERP、企業流程管理等系統,協助集團資訊化。楊慧玲將其命名為「速訊數位整合」,隱含對集團海內外公司數位資訊整合的期待。從四維企業電腦中心發展至今,速訊在製造、貿易業的系統開發已累積45年豐富經驗。

過去,科技業帶動周邊產業升級,膠帶產業沒有跟上,而隨著電子產品為求輕薄,改以黏膠代替螺絲接合內部機構,卻成為國外品牌的天下。蔣益宗說:「整個產業在往上走,我們也希望能夠讓品質更好。」

10年前,四維集團率先在新竹廠導入物聯網設備、生產履歷溯源系統,完成第一階段部署。現階段目標則是導入AI應用在品質檢測及膠帶物性分析。由於膠帶屬於捲對捲的快速連續生產,目前生產線已安裝視覺辨識(AOI)感測器,師傅從螢幕上發現異常就會先貼上紅色膠帶做記號,在製成完成品前,先把標記的那段裁掉,完工後就不需要再做品質檢測。

但這種檢測僅止於外觀,如果想要檢測膠帶的物性,例如在鋼板上的黏著力、撕下後是否殘膠,只能在產品完成檢查最末段。這種檢測方式屬於破壞性檢測,不像機器拆解後可以重新組裝,且最末段也無法代表整捲膠帶品質。過去10年來,四維集團透過物聯網收集大量材料、生產參數與品質檢測數據,如果能應用這些數據找到影響產品品質的各項變數,例如材料料號及特性、製造過程溫度、塗膠厚薄等,建立虛擬檢測的AI模型,就能確保生產品質。

 

10年前就想做,現在時機才成熟

數位轉型分為數位化、數位優化和數位轉型三階段。四維集團數位化算早,第二階段數位優化,因研發和設備設計、製造都掌握在自己手裡,10年前在設備部門規劃下,就已花費數百萬元建置物聯網,但當時技術和應用尚未成熟,純粹只收集數據。

「連網之後,馬上就能知道生產速度、生產參數,一有狀況也可以立刻解決,避免品質異常。」但蔣益宗發現光是收集數據還不夠,「這兩年工業技術已經相當成熟,可以應用的範圍也更廣,過去都是靠師傅的經驗在做品質檢測,現在希望能夠量化管理。」

▲ 速訊數位整合從四維集團資訊部獨立而成,象徵集團對數位資訊整合的企圖心。

加上20年前自行開發的資訊系統採主從式架構,每家公司因系統各自獨立,導致資料分享不易,楊慧玲也訂出規格:「導入國際型軟體、可遷移,而且要建置在雲端上。」於是,四維集團啟動內部數位轉型,這也成為速訊數位整合協理廖俊儒兩年前上任後首項任務,希望運用人工智慧、雲端運算等先進技術,導入智慧製造、雲端ERP、生產履歷、自動報工等AIoT解決方案,協助生產持續改善,推動集團走向高值化。

 

土法煉鋼不成,求援外部專家

廖俊儒帶著團隊一邊梳理機臺連網、生產履歷溯源系統所累積的大量資料,並丟進雲端數據中臺,以土法煉鋼方式「先算一波」。但因為沒有好的分析、量測方法,偶爾來了一大筆資料就直接運算,所以建立的AI模型頂多只有80分,無法落地應用。董事長也忍不住問他:「你資料收集兩年了,怎麼還沒有東西啊?」

廖俊儒只能趕快尋求外部資源協助,帶著團隊加入N世代學苑實戰班,由先知科技總經理高季安擔任陪跑教練,在桃園、新竹兩個廠區各選一條示範產線進行實作,將AI模型建立的技術與方法從頭到尾做一遍,之後就由速訊工程師完成其他產線及海外各廠的建置。

「兩年來,我們看了很多書,都知道數據要收集、資訊要整理,做得都沒錯,但最終要怎麼落地在廠端的實際運用上,還是需要有人教。」廖俊儒認為,高季安過去從事臺積電製程工作期間,也曾參與數位轉型過程,他將高科技業的經驗導入傳統產業,讓速訊的工程師了解,從資料萃取、分析到建立模型,中間還有很多步驟,「要精進、優化到95分,達到可落地的水準,生產管理中的人機料法環,魚骨圖、分析、量測手法要改善,數據才是乾淨的,才能去做模型。」

▲ 透過參與N世代學苑的定期輔導,速訊數位整合內部持續構思數位解決方案,協助四維集團進行數位轉型。

對速訊來說,最大的學習是時間序列的分割,比方膠帶一小時可生產一萬公尺,但品質檢測只針對最後一小段,並不能完全代表過去一小時的生產品質,但如果切分成10段,每段取得一次檢驗數據,就能解決最末段品質檢驗不具代表性的疑慮。過去速訊不曾深究這個問題,模擬出的AI模型自然分數不高。

 

數據整合永無止境,看見未來效益就能堅持

現在新竹廠的示範線,一週產量相當於國道一號的總長度(375公里),感測器約有 150 個,每天收集35 萬筆資料,即時彙整到雲端數據中臺,整個臺灣廠區一天共收集150 萬筆數據。

高季安形容,四維集團在膠帶和黏著有著深厚的專業底蘊,雲端數據中臺也有豐富的大數據資料庫,在有了顧問引導,告訴他們資料分析、建立AI模型的流程與概念後,效益就會大幅且快速地展現出來;「就像金庸小說《倚天屠龍記》裡張無忌自學九陽神功與乾坤大挪移後,武功已奠定基礎,最後由張三豐指導與親授、把九陽神功、乾坤大挪移、太極拳等絕世武學融合,終變成一代武學大俠。」

數位轉型也像一關關打通肢體脈絡的過程,四維集團目前的 AI 虛擬檢測模型僅針對物性中的鋼黏力與剝離力,未來將增加其他的膠黏物性擴充AI 模型,而針對不同的物性虛擬檢測模型,可能需要擴充其他感測器。此外,除了物性虛擬檢測,將來檢測手法可能要自動化,原料也要納入檢測,廖俊儒說,一路深掘才發現缺漏的資料還很多,他們現在都還在持續做收集資料的功課。儘管品質議題是目前最迫切的需求,但製程、原料、原料供應商的在廠檢驗數據,一步步往前追溯,每個流程中的相關數據都要拿到。

還有橫向的連結,包括研發、行銷、客戶回饋、透過代理商取得終端客戶的資料,「你會發現資料愈要愈多,每次來一次資料,就要重新做一次數據整理,然後才能漸漸把數據中臺建立起來。」廖俊儒說。

▲ 透過在產線上安裝的AI檢測器,可即時判斷每捲膠帶成品品質,並透過螢幕檢視,取代以往用人工檢查的困擾。

資料整理的工作永無止境,廖俊儒認為,目前他們大概完成10%進度,但他十分樂觀地看待,「我覺得這是一種心態,我知道原料和品質有關係,也知道化工裡面的膠跟品質有關係,當你了解愈多,就發現身邊支持你的人變多了。」經過兩年多的溝通,各部門都很願意提供資料,現在更進一步討論資料要如何對齊,傳上數據中臺後才能做後續AI的運用。

 

從生產應用開始,擴展到其他構面

然而,數位優化做資料特徵萃取、清理及大數據分析,正是企業最容易放棄的階段,這時候數位轉型的價值和效益都還沒浮現,花費大筆預算所收集的資料,也只是讓老闆得到已知的事實而已。根據先知科技總經理高季安過去從事產業輔導的經驗,大約有50%到70%的企業會因為失去耐心而停止,「所以要跨越數位優化的死亡鴻溝,集團領導人一定要有遠見和堅定的意志。」

如果以數位轉型的效益為橫軸、時間是縱軸,起初成長曲線十分緩慢,但數位優化達到一定程度後,再結合AI應用就能呈現指數型成長,進階到真正的數位轉型。先知科技總經理高季安認為,楊慧玲董事長對數位轉型有清楚認知、也很支持,例如四維集團為此特別成立數位轉型專案小組,由製造端蔣益宗、營運流程端董事長特助張書明、資訊端廖俊儒三人共同負責。「過往都是屬於製造的實驗性質而已,現在公司覺得這是有效益的,也有機會落地,所以願意投注更多資源在後面。」廖俊儒說。

但這樣一來,員工會不會擔心工作被取代?廖俊儒說:「我們不講人力縮減,事實上每個人都要往更高階的工作走。」比方,資料都集中到雲端數據中臺後,原有人力都往高階的物聯網工作發展;產線送料自動化後,師傅不用再搬上搬下,反而可以花更多心力改善生產流程,爭取提案獎金。

▲ 透過在產線上安裝的AI檢測器,可即時判斷每捲膠帶成品品質,並透過螢幕檢視,取代以往用人工檢查的困擾。

同時,在數位轉型中,IT一定要和OT(營運科技)融合,營運才是真正的重點。當各部門的使用者或領導者提出需求,速訊在集團內部扮演引導的角色,協助他們完成導入AI的系統設計。解決技術面的問題,獎金或員工績效制度也要有配套措施,透過管理慢慢溝通、解決,最後使用者才是最大的受益者。

廖俊儒認為,數位轉型沒有捷徑,在數位化、數位優化上,遲交的功課還是要補上,而速訊和四維集團做為後進者的優勢是,可以先從最想解決的痛點著手,在小範圍內收集資料、整理,快速建立模型。一般製造業都是先從產線開始導入AI智慧化,然而企業經營涵蓋「產銷人發財」等構面,光是生產端做到數位轉型,其他部門沒有跟著一起智慧化,整體的營運效益還是無法提升。速訊從示範線實作先建立能力,再擴散到其他生產線及工廠,之後就能擴展到行銷業務、人資等其他構面。

廖俊儒期許,雖然集團內的數位轉型功課永無止境,但是隨著每個專案進行累積能量,能夠讓集團的所有員工轉型成為知識工作者,從價值鏈中傳遞、產生價值的工作,轉變為設計人工智能或自動化作業,讓價值鏈可以不中斷的運轉。而速訊成員經過磨練賦能後不只是集團的內部顧問,還能對外服務其他客戶,藉由速訊的經驗帶動臺灣膠帶產業的數位轉型。

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