智慧工廠效率與永續兼可得

誰說魚與熊掌不可得? 誰說永續製造一定要犧牲效率? 世界經濟論壇(WEF)每年選出智慧製造、工業4.0模範工廠的「燈塔工廠」，開始把生態效率(Eco-Efficiency)放入衡量燈塔工廠成效的指標之一。(燈塔工廠相關案例做法請見「燈塔工廠」相關文章)。世界經濟論壇認為後疫情時代，現代工廠必須面對的四項轉變:

• 敏捷與顧客為導向:工廠如何快速滿足市場需求、顧客的喜好，並調整工廠的生產節奏。
• 速度與生產力:透過自動化或勞工賦能，能加快生產速度或提高生產力。
• 韌型供應鏈:工廠如何與上下游快速地連結，以滿足供應鏈的風險與快速回應。(韌型供應鏈的意義與做法請見「韌性供應鏈」一文)
• 生態效率:滿足ESG環境、社會、治理的社會要求並能即時遵從政策或法規規範。

世界經濟論壇定義生態效率為:「生態效率是利用工業4.0科技協助工廠解決商業問題，並同時能達到營運效率與永續影響」。事實上，世界經濟論壇統計發現，64%的「燈塔工廠」達到直接或間接永續的提升。在供應鏈、政府政策愈來愈重視ESG永續的影響下，勢必有愈來愈多的工廠、企業積極地利用工業4.0、智慧製造達到效率與永續兼得的生態效率。

燈塔工廠生態效率案例

那麼，如何利用物聯網、雲端運算、大數據、人工智慧等工業4.0科技發展智慧製造以達到營運效率、永續影響兼得呢?以下列出幾個燈塔工廠的標竿案例:

• 施耐德電機-能源監控與分析:施耐德電機利用工業4.0科技協助連結資產、部門、顧客以達到效率、成長及永續。施耐德電機利用物聯網技術及預測分析技術，協助整體工廠的最佳化能源管理，節省成本並達到永續能源。施耐德電機的能源管理透過智慧電表、感測器蒐集數據，可以精細到機器設備、生產過程等，並提供管理人員的視覺化監控及統計分析。進一步，透過數據的彙整，施耐德電機可以分析全球工廠的能源成本趨勢及花費型態，以提供最佳化能源分析。以此，施耐德電機節省能源26%、減少78%CO₂的排放、減少20%用水量；在北美，施耐德電機能源成本減少60億美元。施耐德電機透過能源監控、全公司能源透明化，以進行最佳化能源採購，達到生態效率。

圖、施耐德電機能源管理(資料來源:施耐德電機)

• 友達-製程參數優化:友達光電是全球先進面板、太陽能面板製造的半導體廠商。友達利用自動化機台參數調整的自動化回饋能源管理系統達到生態效率的智慧工廠。友達自動化回饋能源管理系統能根據製程配方、溫度、濕度、氣壓、熱含量等工廠環境因素及機台電力消耗等參數等進行多道連續製程中的最佳化參數與控制，達到最佳化生產，並能減少電力、水、原物料消耗。自動化回饋能源管理系統減少23%用水量、20%碳排放、6%能源消耗。友達案例顯示了利用自動化回饋系統在製程上能減少浪費並提高生產效率。事實上，友達台中廠房亦通過美國綠建築(LEED)認證、取得ISO 50001能源管理、ISO 46001水資源效率管理認證。

• 聯合利華-生產程序最佳化:聯合利華是全球著名的消費品製造公司。聯合利華杜拜廠利用物聯網以及生產線最佳化系統，提高品質並減少物料、水的浪費。聯合利華杜拜廠將生產計劃、物料管理、自動化控制、ERP系統均集中在雲端運算平台，並透過具備RFID、QR Code、物聯網連結的設備，進行分析。透過數據分析，聯合利華可以最佳化生產順序、減少換線、提高設備利用率OEE，並減少水資源的利用。聯合利華杜拜廠減少42%物料浪費、15%用水浪費以及每噸減少26%的成本。

• 威騰電子-物料運輸最佳化:威騰電子是全球著名硬碟製造商。威騰電子泰國廠利用工業4.0的技術減少物料的運輸成本以及碳排放。威騰電子在自動化運輸系統中，利用物聯網技術蒐集運送物品的GPS位置、傾斜、熱衝擊、潮濕、光線等，並結合運輸公司的服務績效、顧客滿意度等進行分析，以最佳化決定運輸公司、併貨、路徑等，減少不必要的運輸以及所造成的碳排放。透過工業4.0技術，威騰電子減少12%碳排放及46%的運輸成本。

智慧製造協助生態效率方向

從燈塔工廠的標竿案例，可以歸納三種利用智慧製造、工業4.0技術協助提高生產效率、永續指標的方向:

• 直接衡量與減少碳排:直接衡量碳排、水資源、能源使用，進一步分析以減少碳排、能源成本是最直接方式。這種特別是可以運用在高汙染排出、能源消耗重的產業，是屬於適合溫室氣體排放(CHG)組織碳盤查的範疇1、範疇2的減碳排。如:施耐德電機利用智慧電表、能源分析以減少能源成本、碳排等；能源或水資源等分析應該能夠針對工廠、製程、設備、工單等不同程度進行耗用管理與分析。下圖是鼎新電腦能源管理方案，可依據工廠、生產區域、生產設備並整合MES、SFT進行精細的能源管理，掌握不同層次的能源耗用與成本計算。

圖、滿足不同層次分析的能源管理(資料來源:鼎新電腦)

• 將永續放入營運優化環節:除了直接能源、碳排的監控外，進階的作法是將能源、水資源、碳排等永續指標，加入原物料、製程配方、設備參數等，一齊進行優化以最佳化效率、永續。例如:友達光電在連續製程中的最佳化參數與控制，達到最佳化生產，並能減少電力、水、原物料消耗；聯合利華融合IT/OT數據，最佳化生產順序，並提高設備利用率OEE、減少水資源的利用。

• 納入供應鏈與運籌管理範圍:溫室氣體排放碳盤查的範疇3包含上下游的原物料產品碳排放、運輸配送物流、下游產品加工、員工通勤等超過組織、工廠邊界的永續管理。在威騰電子的案例可以看到透過物聯網嵌入在運輸品當中以分析最佳化路徑、運輸保存品質、顧客滿意度等，以降低運送路徑、減少碳排並提高顧客滿意度的綜合評估。這種包括上下游供應鏈的範疇3應該還有更多的智慧製造、工業4.0方法以達到生態效率，值得進一步探討。

小結

利用物聯網、雲端運算、大數據、人工智慧等智慧製造、工業4.0科技，不僅僅可以提高營運效率也能達到減少碳排、提高永續競爭力。從燈塔工廠的案例我們看到了不少的驗證，企業可以思考透過直接衡量與減少碳排、將永續放入營運優化環節、納入供應鏈與運籌管理範圍等三方向，根據企業需求進行發展。智慧製造可以效率、永續兼得!! 想要知道公司要怎麼開始著手嗎? 建議可以利用<<ESG之企業碳排管理執行評量>>，評估自身公司的方向。