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透過『泓格經驗』 實現生醫廠工業4.0升級

摘要"

面對全球產業環境變革,企業如何利用數位技術促進成長,儼然成為重要的關鍵要素,其中數據的採集是實現工業4.0基礎元素,也是企業在轉型升級的過程,必要的基礎,泓格科技是這個領域的翹楚,已直接或間接的協助許多企業打好數位化的基礎,從能源管理,到產線的機台聯網、製程參數、生產相關資訊的取得及操作的記錄,讓企業可以透過這些數據的蒐集、應用去分析問題及優化生產效率,讓整體產能高效運作,落實智慧製造。

背景介紹
泓格生醫為泓格新事業體,廠房使用面積約3300坪,生產廠區規劃TPU高分子生產產線、單體原料倉庫、品管檢驗實驗室及成品倉庫…等。廠區另規劃有生醫高分子聚合與加工實驗室、生醫高分子分析實驗室、生醫高分子物性實驗室與細胞培養室,落實泓格在研發與製造並重之企業文化。
泓格科技本業擁有豐富的自動化業界經驗及解決方案,生醫的技術專業結合泓格科技在智慧製造領域的經驗應用於剛落成的生醫工廠中,導入能源管理系統、空調系統、安防系統、環控管理系統之外,也對生產線上設備進行運作參數的監控,可有效優化製程及提高生產效率,提高產能利用率,進而利用大數據分析未來可實現AI智能生產,讓生醫事業在競爭激烈的環境下更具備競爭力。

整廠系統介紹
生醫廠戰情系統透過70吋3X2電視牆,視覺化看板顯示即時狀態外,同時採集設備資訊,累計大量設備數據,並利用這些數據進行分析取得特徵數據,及分析生產綜合效率,亦可將各項指標呈現在戰情畫面上,提供即時資訊讓負責人員可做出快速判斷。

 


設備的資訊化及可共用性是整廠系統的基礎,本系統主要優先對於「電力設備」、「生產製造設備」、「安防設備」和「廠務設備」,透過邊緣運算模組將傳感器或設備的資訊建立模型並將設備資訊聯網,透過網路讓設備資訊可以被不同的應用所整合,讓數據能更有效的被應用。
生醫廠系統涵蓋五個主題:1.能源管理 2.廠務管理 3.製程監控 4.安全防護 5. OT資訊安全

1. 能源管理
 安全防護
戰情系統會針對於廠區內的各系統用電資訊,進行實時數據的監控,透過數據採集及分析,掌握真實運轉時數,及電流變化值,做為預防保養的依據,也可提昇能源效率。
另外若迴路電流異常超過警界值,可即時的告警或卸載,盡快處理問題。
節能管控
戰情系統可對於不同設備如小型送風機、HVAC、照明…等系統,執行排程及情境應用等節能策略,並過戰情系統掌握各系統、各設備時能耗指標,及早發現問題並做出改善,建構健全及全面的防護。
契約容量
透過需量的預測,避免超約罰款,在各主要迴路皆安裝上電錶,掌握能源的去向,才能有效的執行企業內能源管理策略
無紙化抄錶
系統針對廠區用電、用水、環境溫濕度、二氧化碳進行每日定時記錄,這些歷史資訊也可做ISO90001的數據追蹤
註.能源管理部分,使用泓格電錶資料收集器(型號:PMD-2201)及智慧電錶(型號:PM-3133、PM-3114)安裝在各系統的電力盤
透過智慧水錶,可以監控廠區各區域、各系統用水量,例: 日生活用水、產線用水、廁所用水、空調冰機用水…等,亦可計算出平均用水、日用水及月用水,對於工廠來說,水的供應非常重要,透過系統計算每日的需求用水量,當用水量異常或缺水情況時,可預先評估生醫廠每日”必要”的用水量。

 


2. 廠務管理
廠區各個區域的照明迴路,皆連接上泓格照明控制模組(LC系列模組)讓每盞電燈都可以連網被控制,即可搭配排程控制及環境狀況互動,達到節能的目的。 另外照明控制模組亦可與傳統開關作到雙切,兩邊皆可以控制照明迴路。
對於區域的空調恆溫控制使用FCU控制模組(SC-6104-W5),一樣可以透過排程控制、環境狀況互動,及限制溫度的手段達到節能的目。
所以區域內的照明、空調(FCU)溫度、濕度皆被戰情系管所管理,同時每區域皆裝上觸控介面人機(TPD-703-64),也可以讓現地端的人員來做群組或情境的控制 (像上班模式、下班全關…等)

 


戰情系統中央空調部份涵蓋:冰機、水泵、冷卻水塔、進排風機、FCU 、空調箱等,冰水主機系統監控涵蓋:製程區變頻節能 VAV 排氣系統,排風櫃、風車等。對於空調監控,我們主要放在幾個重點,像能耗監控、出回水溫度、送風量、區域溫度、設備啟停加卸載..等,這些資訊都會顯示及記錄在戰情系統中,針對部份過程動作,透過WinGRAF PAC設置為自動化執行,並實時監控空調系統動作及能耗。

 


3.製程設備監控
生產資訊透明化,是有效提高生產效率的基礎,藉由擷取機台資訊,實時的監控運作狀態,同時間記錄設備運行的過程資訊(像運作狀態、運作時間、設備參數、傳感器數據..等),透過這些數據的分析建立基礎模型,可作為提升效率的依據,甚至若成品品質不如預期,亦可透過系統相關性分析,逐步調整到最佳的製程參數
由於泓格生醫主要生產的是醫療級的TPU,故對於成品的品質及效率是十分嚴謹,在一開始規劃時也強調在整體效率(OEE)的部份,最重視的就是良率(品質),其次才是稼動及生產效率,但在過去TPU良率的好壞是透過人工經驗來判定,即便事後判斷,也很難回朔是哪個設備、參數、工序..等出了問題,故現在生醫廠內對於質量計、雙螺桿機、下粉機、烘箱等設備,數據皆已實時的監控,在生產過程中對各項參數、工序皆自動化調整,加上專業生醫員的專家經驗,有效的調整最合適的製程方案。

 


4. 安全防護

 


廠內搭配IPCAM、刷卡機、及無線定位系統,打破過去各系統的獨立運作,對於不同權限的員工及訪客,賦予不同的權限及訪客路徑追蹤,有效掌握所有人員動態,落實工安的管理,打造專屬的交叉火網。
廠區設有嚴謹的門禁系統,在各個出入口皆有建置刷卡機(ACS-11-MF),搭配泓格發卡管理系統,可設置每張卡片的權限,並記錄每一筆有效或無效的刷卡數據,例如限制訪客卡片無法進入未授權的區域。
廠房訪客或技術會勘,過去是讓訪客配戴識別證來識別,但訪客有可能不小心走到危險區,或是到機密區域從事非法行為,不易掌控,且有工安疑慮,現已規劃導入泓格的無線定位系統,透過定位器(Tag)發送定位資訊至後台管理,能有效追蹤移動路徑,除此之外定位器本身內建緊急求救按鈕,更能間接的保護人員安全。
廠區內部及邊際圍牆皆布署了IPCAM,戰情系統實現大量影像接入集中管理,如有人闖入、徘徊或越區,可連動戰情及警衛室,並通報相關人員,強化生醫廠的隱私及安全,此外戰情系統亦接入大量的門磁及窗磁開關,及消防報警等訊息。

 

 


將火警受信主機的訊息透過智能警報器同步至戰情系統,讓戰情人員可快速掌握防災狀況
5. OT資訊安全
對於OT的安全,雖然具備獨立性,但生醫廠仍然相當的重視,像是生產資訊的保密性或影響到生產線穩定運作的狀況是需要被嚴謹把關的。故本系統採用獨立網路,與企業網路隔離,透過VLAN / DMZ做到隔離防護;且在戰情系統加入主動偵測非法入侵,禁止非法IP操作,同時對下設備、傳感器皆使用加密協議 (OPC UA),透過加密傳輸且透過憑證強加保護。另外在系統中加強身份認證,設置帳戶權限,透過認證來登入系統及操作。

 

 


結論
在競爭激烈的產業環境,企業對於如何增加生產效率,如何提高產能力用率及品質,這些問題都可依據資訊的透明化及資訊的整合來做彈性的調整,泓格科技一路走來專注研發符合市場的資訊擷取、聯網模組及產業應用,泓格一廠在能源管理、廠務系統、生產資訊、安防應用上,透過本身軟硬整合實力,已全面性的整合,打造智慧工廠的示範模版,也協助許許多多的企業進行產業升級,本次泓格生醫廠的改造計劃,更是憑藉了過去30年的『泓格經驗』,從能源管理的有效利用,落實ISO 50001的精神,種下企業ESG的種子,基礎設備的資訊透明化一直到綜合數據的整合,透過戰情系統的掌握、讓生產資訊可視化,資訊更加的透明,協助在預防保養、設備診斷、到制程最佳化,幫助生醫廠大大的提升了效率、產品良率以及稼動率達到精實生產的目的,讓生醫廠更有底氣的面對全球產業挑戰,也落實企業永續的使命!

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