什麼是進階製造?

進階製造是指使用創新科技和技術來提高企業的競爭力。製造業利用創新技術,緊跟著電子資訊、電腦技術、機械、材料和技術支援管理工具的進步,來持續改善製造品質和流程。

進階製造圖

這些技術進步可能與設計和製造過程的任何部分有關,從構思到創造、線上測試、行銷要求和整體管理,其目的是創造一種高效、高品質、低消耗、清潔、可擴展的生產過程。簡而言之,進階製造涵蓋了製造的所有方面,從概念建立到市場貨架,在某些情況下甚至可能涵蓋更大範圍。在組織的製造和業務部門內,它很大程度上是依賴資訊通信技術 (ICT) 來實現無縫整合。

轉型中的行業:高科技製造業以資料為中心的創新框架
轉型中的行業:高科技製造業以資料為中心的創新框架
了解製造業如何利用新興趨勢、克服產業挑戰,並推動成功,以保持競爭領先地位。

進階製造的種類

進階製造的技術和工藝分為三個主要領域:

高效生產

此領域所採用的技術都與設計有關,接著便是模擬。它用於解決物理和電腦建模、所有先進生產技術、以及一個製造單位可能需要掌握的相關控制技術。其焦點放在同時發生而非依序進行的工程項目,這些生產技術包括快速原型創作和幾乎從零開始的製程,以及精密鑄造、機械加工和連接技術。

智能生產

智能生產是利用跨製造業和物流系統的資訊通信技術來實現,此系統側重於透過有效監控、以及定期更新維護和維修計畫,來建立和實施系統制度以優化製造設施。

有效組織

有效組織涉及提高製造資源的有效創造和協調,包括物質資源及相關知識在內,以便利用技術來提高中小企業甚至大公司的參與度和能力。有效組織會研究製造的相關領域,例如虛擬招標、共享設施和資源、培養新思想和技術的單位、知識管理、電子商務等各個方面。

雖然這些技術類別很廣泛,但某些進階製造工藝可以幫助企業為其產品找到更新的市場、策略和觸及方法。以下是一份指標性清單,這些技術會不斷創新以滿足動態市場需求。

積層製造

製造商使用 3D 列印、熔融沉積成型或粉床式雷射列印系統等方法,從單一材料建造出複雜模型。透過這種方式,製造商能夠在不浪費材料和資源的情況下,發現其系統中可能存在的弱點。使用積層製造的行業包括航空航太領域、醫療領域、原型製造、汽車和消費品等。這些技術的實施成本正在不斷降低。

先進複合材料

先進的材料能夠為特定應用提供極其精確的複合材料混合物,比如金屬、塑料、玻璃和陶瓷的混合物。處理材料時對於化學和物理特性具有精確要求,在實現性能突破的同時,也有助於節省材料用量。使用的複合材料通常包括可回收塑料、高強度合金和高級陶瓷等。

機器人與自動化

機器人技術可以自然融入到各項進階製造工藝之中,旨在將涉及精確移動、提升重物、連接元件的流程自動化,以便在各個生產單位之間達到一致品質。此外,機器人技術也能降低汽車和航空航太等危險工作領域所涉及的風險。

雷射加工和焊接

雷射工藝可實現精密的加工和焊接,透過雷射技術來快速加工高精度零件,並以較低且穩定的熱度使部件的完整性更容易維持。這種工藝可用於製造壓力容器和焊接感應器周圍,也出現在電池焊接和敏感的電子產品之中。

奈米技術

各種設備的尺寸不斷縮小,自然而然,對於更小零件和組件的需求就隨之增加了。奈米技術之所以越來越受到設計人員的關注,是因為他們希望在增加功能的同時也能縮小設備尺寸,此時奈米技術就有助於最大限度地減少進階製造系統的整體佔地面積,並能最大限度地提高生產線的功能性。

網路與 IT 整合

網際網路實現了前所未有的互聯互通,網際網路技術的進步也實現系統與機器之間的連接。部門之間的通訊可以是電子方式,不再需要手動完成。製造的各個方面都可以連上網際網路,當有任何問題出現時,都可以立即收到通知以便及早維修,進而節省時間和金錢。

進階製造指南
工業 4.0 和物聯網時代的智慧製造
以合作和即時情境感知,加速創新步伐。

進階製造技術的好處

對成本敏感並專注於消除浪費的製造業務,進階製造技術是至關重要的一環。機器人、積層製造、奈米技術等等,正在徹底改變製造業的運作方式,但是,您必須先瞭解進階製造的好處,才能更好地控制生產過程的效率。

1. 提高品質水準

進階製造技術的主要好處是提高品質。當機器人和自動化技術成為製程的一部分,就很少發生人為錯誤,這是製造廠改用機器人技術來從事大規模生產的主要原因。而事故、缺陷和由此產生的成本效率低下等問題,發生數量也大為減少。

改採自動化可以讓員工更專注於更具策略意義的任務,包括決策制定。簡而言之,體力勞動交給機器,更多的智力工作交給人類。

2. 提高生產力

進階製造技術能以多種方式提高生產力。它使製造商能夠根據市場需求而靈活擴大或縮小規模,從小批量製作客製化產品、到大規模量產,生產力均能得到提昇,同時也更便於客製化生產。

3. 鼓勵創新

由於能夠規模化生產,使製造商能以成本友善的方式創造新產品,也可以在不影響常規生產時間表的情況下製作小批量、個性化的產品。與此同時,產品的品質仍然很高,但原材料的使用量減少了,碳足跡也隨之減少。

4. 縮短生產時間

數位化製造利用虛擬化技術來建立數位工廠,用以模擬生產過程。此類模擬可幫助工程師設計完美的工廠佈局、生產順序和模型輸出,任何潛在障礙都可以在開始生產之前加以解決。這種以數位方式建立的環境可以在現實中複製到多個地點,進而縮短產品上市時間。

實施進階製造技術的關鍵步驟

進階製造技術不是隨插即用的技術產品,需要依賴熟練的人員和正規的流程。以下是實施進階製造技術的四個關鍵步驟:

使製造和業務策略保持同步

企業必須制定一個深思熟慮、與業務策略密切相關的製造策略,這可以透過量化諸如前置準備時間、產品品質要求、製造靈活性、不同客戶群所產生的成本等資料來實現。量化之後,來自這兩種策略的資料就可用於制定創新的製造目標。而回過頭,資料也有助於洞察採用及實施新技術時的資本支出和投資決策。

理想的製造策略還應列出何時或在什麼情況下應該暫停投資,以便防止專案不了了之,並減少基礎設施的使用壓力。

如果管理領導階層無法獲得有關業務需求的正確資料、以及實現業務目標的各種成本選項,則這些策略可能會很難順利執行。另一個問題是各部門的運作方式,可能與其策略和員工激勵措施之間脫節。第一個問題可以透過投資強大的資料採集和分析功能來解決,第二個問題則可透過確保每個部門的激勵措施與所做工作一致來解決。此外,意見回饋管道應始終保持暢通,以減少管理階層與其他部門之間的溝通不良。

利用網路進行技術識別

企業需要建立強大的內部和外部網路,來識別與其行業相關的新技術。若想獲得豐厚的回報,企業應該想辦法抓住一個風險最小、有潛力、相對較新的技術,而不是堅持那些很有名但不一定適合的品牌產品。

業務網路需要正確的框架,並為成員提供明確的目標。應該明確定義成員可以獲得哪些利益,並且必須根據一組量化的輸入和輸出指標來定期衡量網路積效。此外,網路的多樣性對於成功發展也至關重要。

技術優先順序和評估

每個企業都需要有一套可靠的流程,以公司業務策略做為比較基準,來量化每個技術選項的成本和優點。這一過程應由熟練的高階主管監督,這些主管必須敢於冒險,並能在正確方向上引導創新,他們還應該準備好在需要時廢除失敗的技術。此外,這些主管也需要專業分析師的支持,分析師可以為他們提供正確的資料,並預測該技術在整個轉型期間的影響。

快速但有策略地運用技術

企業需要快速試驗和推出新技術,然而大多數企業仍對實施新技術感到擔憂,並且往往拖到為時已晚才不得不做。公司高階主管很難在組織日常作業以及使用新技術進行研發之間取得平衡,通常這個問題的處理方法是建立一個小型專業團隊,讓他們可以獨立從事新技術的研發工作。如此一來,將先進技術引入公司就會變得較容易。

實施進階製造的挑戰與解決方案

採用進階製造有兩個主要挑戰:人力資源和技術。

人力資源問題

  • 非常需要有具備 IT 和設計背景、肯承擔風險的專業人士來擔任管理階層。
  • 更精簡且更客製化的生產過程,需要更高階的設計技能。
  • 需要具備一定程度的 IT 素養和技能組合,例如對 CAD/CAM 和基於 CNC 機器的軟體有一定理解,雖然這些知識並不總是用得上。
  • 雇主發現招聘熟練的專業人員越來越困難,
  • 確保資深員工能夠繼續提升他們的技術和業務技能是一大挑戰。

技術挑戰

組織可能面臨幾個技術挑戰:

  • 進階製造技術當然需要大量的研發投資,但是企業還得承擔相對高風險的因素,這些風險有時會影響決策,最終影響了創新成果。
  • 在某些情況下,企業可能會發現難以取得特定材料,或者材料的特性不易掌握,也可能是設計項目的評估技巧和處理方法很複雜而難以創造和應用。
  • 組織的模仿能力往往跟不上技術發展,而造成延誤。
  • 在網路安全方面需要更多投資以跟上技術創新步伐。

為了應對這一系列勞動力和產品方面的挑戰,企業可以採用幾種可能的解決方案:

  • 他們可以投資發展一支精通軟體設計的專業團隊。
  • 提供更多見習機會,以激勵從事薪酬更高的高級技術工作。
  • 在低風險部門,公司可以從易擴展的進階製造技術開始著手,逐漸將其引入組織的其他部門。這種分級方法有助於公司瞭解可能發生的問題,並在問題擴大前解決它們。

如果以正確的方式使用進階製造技術,則製造和生產水準有機會呈指數成長。科技與人類高超分析能力的融合,就是必勝組合。