製造是將原料或元件轉換為成品的過程。這是世界經濟的重要部門,每年為數百萬美元的世界貿易貢獻,並雇用數百萬美元。從石頭時代的混亂起源,製造業已轉型為創新和技術導向的產業,從過去基本的耐心工具,藉由自動化流程、隨時連線設備和資料豐富的製造,推動目前的複雜智慧型工廠。
近年來,更高的客戶期望已導致更具動態的需求轉變和訂單自訂。因此,製造商必須仰賴運算能力與製造軟體的進展,以自動化傳統工廠並做出正確的決策。
製造軟體可透過製造流程管理資訊與流程。當製造 ERP 軟體位於雲端時,可協助整合現場中的資料,讓其他部門系統用於財務、工程和營運。藉由整合 ERP 軟體與供應鏈管理 (SCM) 軟體,雲端式製造軟體系統可成為 Industries 4.0 方案的簡潔本,藉由將正確的資料和資源用於多個工廠,消除廢棄物,進而提升效率及增加利潤,協助製造商以更有效率的方式生產產品。
製造排程軟體會考量人工資源、原物料及設備的狀態,以建立詳細生產排程。此軟體會使用原物料需求計劃 (MRP) 或即時製造 (JIT) 計劃與庫存控制系統,來考量所有供給限制後,確保符合詳細的需求。
製造執行系統 (MES) 軟體可管理實體流程的執行,這些實體流程透過執行工單,並監控跨產品線或甚至跨多個網站進行生產效率及品質控制資料,將原材料轉換為成品。
製造廠房維護軟體為最大化資產 (尤其是生產線設備) 的可靠性及正常運作時間,以確保連續生產產出。此軟體結合創新技術,例如用於資產監控和數位分身的 物聯網 (IoT) 感測器,可預測性維護失敗項目,並且能夠使勞動與備用零件成本最佳化。這項服務取代了舊版的預防性維護軟體,因而導致不必要的停機時間和更高的維護成本。
其他類型的軟體系統 (例如產品生命週期管理 (PLM) 軟體) 可與製造軟體相連,以確保產品設計以不同工廠的正確材料和資源方式製造。這使得高品質的產品可以大量製造,利潤率也提升。
製造可追溯至「新石器時代」,當初創立了研磨食品、染料和織物的基本工具,以及發酵和蒸餾液。下一階段的開發是由古希臘和羅馬人所繼承的,而這些發展出了第一台機器的積木、脈輪和氣味。在此期間,由最終形成的監護人所完成工作,以保護其工藝品和特權。
18 世紀末的英國引進工廠系統,引進了第一次工業革命,紡織業從手工生產方式搬移至蒸汽引擎提供的機器。新工業革命之後,將達到一世紀,而隨著鐵路運輸、電報通訊及電力等現象。本期間有明顯的發明包括白燈泡和汽車。20 世紀初,福特汽車公司在組裝線中應用專業機械與裝置,廣受歡迎的大量生產。
1947 年電晶體的發明是數位電腦的發展方向,進而導致運輸與通訊技術 (如無線通訊) 的進步,塑造第三次工業革命。精實製造 (也稱為及時製造) 是由豐田於 1930 年代開發,但日本汽車卻在 1970 年代成為受歡迎,因為日本汽車佔有重要市場佔有率。此生產方式旨在減少工廠內的處理時間和庫存層次,以及供應商回應時間。
現今我們位於第四次工業革命 - 工業 4.0- 這是採用智慧技術進行傳統製造的特徵。這些技術包括 物聯網 (IoT)、雲端運算、機器人、人工智慧、機器學習和自然語言處理。即時資料與分析工具已成為個別員工實行者,實現分散式決策,這是工業 4.0 的重要原則。
分類製造的一種方法是查看用於滿足客戶需求的技巧。
MTS 是一種傳統的生產技術,根據預測需求製造產品,然後作為陳列室或倉庫的庫存。需求預測是以過去的銷售資料、目前的經濟狀況和宏觀經濟趨勢為基礎。
優點包括透過可預測的生產排程,以及因規模經濟而降低生產成本,因此有效使用資源。客戶也可能會更快收到成品,因為這些產品通常有庫存。主要缺點是庫存過剩的機率較高,反之則是庫存短缺。這些可能是由因外部因素 (例如天氣與經濟及地緣政治事件) 而導致的需求預測不正確。
MTO 是根據客戶規格自訂產品的生產技術,僅在收到訂單後才開始生產。這在專門技術產業 (如航太、營造及高科技) 中常見。此製造類型 (稱為工程師訂購) 的子集,適用於需要大量工程設計工作的產品。
MTO 的主要優點是,沒有需要以折扣或報廢銷售的超量庫存。每筆接受的訂單均已交貨,而且客戶可根據其規格接收訂單。缺點包括更長的時間軸,供客戶接收成品,而對於製造商而言,承受原物料供給波動風險,這可能需要更高層次的安全存量庫存。即使不平均需求也可能造成關機,因為工廠需要高生產線使用量才能獲利,這可能會相當昂貴。
「要組裝」是 MTS 與 MTO 技術的混合,其元件零件或次組裝料號會根據需求預測而產生。最終組裝料號只有在客戶下單時才會開始。製造商可以接受自訂訂單,因為產品的最終組態僅在最終組裝期間發生。與 MTO 技術相比,成品也可以更快速地交付給客戶。但如果客戶未下單,製造商可能會保留大量的元件庫存。
分類製造的另一個方式是查看生產方式和生產成品的類型。
分散式製造必須生產易於識別且分項列記的項目,例如個人電腦和家用設備。物料表來定義組成不同成品的元件零件與原料。生產通常會發生在重複特定項目的組件明細行上,以符合生產排程所需的數量。由於使用相同組裝明細行生產不同產品,因此變更與設定可使此處理變得複雜。
處理製造與分散式製造不同,以了解產品的建立方式。使用食譜和配方,原料和成份透過化學和物理變化轉換為成品。雖然成品通常是大量生產,但可劃分為客戶可消耗的較小不同單位。
製造過程有兩種方法:批次處理製造與連續製程製造。批次處理製造涉及使用船舶大小、線費率或標準執行長度所決定的標準執行或批號大小來產生產品。(其中包括) 食品及飲料業經常使用。相反地,連續製程製造作業 24/7/365 在關機期間相當長。它由石油與天然氣等產業使用。
為了滿足客戶期望的變化,部分產業使用分散式製造與流程式製造。例如消費者包裝商品產業,在包裝成分散式單位之前,會使用批次混合處理來產生一些產品。若製造商需要使用製造執行系統 (MES) 應用程式在一個生產線上執行此處理的需求,此方式可能相當具挑戰性。
閱讀解決方案摘要:適用於 CPG 產業的 Oracle Mixed-Mode Manufacturing Cloud (PDF)
工作店製造適用於較小的自訂產品批次,可以是 MTO 或 MTS。因為它需要唯一的製程步驟設定與順序,所以會使用特定的生產區域而不是組裝線 (例如,針對工業機器、飛機或高科技設備的其他製造商,製造客製零件的機器工廠)。
閱讀解決方案摘要:Oracle Project-Driven Supply Chain in the Cloud (PDF)
某些產業需要在最少設定或變更時間的產品流程,例如汽車和持久的消費品產業。在重複式製造中,已為相同產品或系列產品設定專屬生產線或製造單元,生產執行 24/7/365,在製品原物料不會移至暫存區。
智慧製造是透過更智慧的設備、設施、產品、資料與流程的結合,推動產業實務現代化的總體術語。這個名稱包括工業 4.0 和智慧工廠的平行概念。
在智慧工廠中會使用新的工業製造技術,以最少的人為介入的方式執行生產環境。感測器會偵測設備故障前的問題,以避免發生昂貴的停機時間。加成式製造,通常稱為 3D 列印,允許自訂、快速原型及大量生產內在成形零件。一種數位分身,是實體物件的數位表示法,一律從實體對等處更新資料,可加快設計原型設計,並持續監控設備效能。
這些技術都需要應用軟體,從本機程式用來執行感測器到製造執行系統,可監控及協調多個生產線的資源。與企業資源規劃及其他供應鏈管理軟體整合,可確保採用跨多個工廠的正確原物料和資源,以方法製造產品設計,進而提升了利潤率。
製造將繼續成為將原材料轉化為成品的主要方法。目前依賴農業和其他工業大規模 GDP 的國家,將發展並使用製造業以促進其工業議程並增加僱用。科技公司和製造商將繼續在運算和軟體上推動進步,以期達成智慧製造業的承諾並塑造工業 4.0 與未來的發展。