【TechOrange 編輯部導讀】
隨著人工智慧、雲端與自動化技術不斷演進，智慧製造正在進入下一個關鍵階段。《TO》精選了世界數家智慧工廠案例，帶領讀者一起了解最先進、最高效與最為永續的新製造面貌。
以下，是德國工業大廠西門子（Siemens）的智慧工廠精彩案例：德國安伯格（Amberg）工廠。
工業界面臨著迫切而快速變化的挑戰，從生產良率、產品競爭優勢到永續生產，處處都充滿變革契機。德國是提出「工業 4.0」的概念發源地，在面對製造與工廠的升級時，自然也有一套完整的方法論—不單創造新的工業技術，而是著重於透過數據，統合現有工業相關技術、銷售與產品體驗，讓整體生產力更優化。德國工業大廠西門子（Siemens）就是其中的佼佼者，旗下位於德國 安伯格（Amberg）的生產旗艦工廠，便被 WEF 世界經濟論壇提名為永續燈塔工廠的殊榮。
Amberg 旗艦工廠是全球僅有的 13 家獲此殊榮的工廠之一。WEF 表示：「這是對通過實踐工業 4.0 技術、顯著減少環境足蹟的認可。」 因此，這座工廠不只是因為實踐工業 4.0 而聞名，而是還加上可證明環保與生產盈利兩者不衝突的最佳價值體現！
西門子旗艦工廠做了什麼？
Amberg 旗艦工廠整座廠房約有 4,000 逾名的員工，負責生產西門子旗下的電子零組件商品，生產電子元件、電源與逆變器。每年生產的約 1,700 萬個電子零組件，其中會經歷大概 5,000 萬個生產流程和產品數據需要進行評估與優化。
Amberg 工廠本身生產線有 75% 是由機器和機器人全自動化運作，因此在 24 小時內，該工廠的產品都可以隨時準備好發送給全球約 60,000 名客戶，而且其生產產品的良率標準為 99.9990。要做到這點，其實可以歸因於西門子大量運用工業物聯網、邊緣運算與 AI 來做為提升工廠生產量的重要環節。
西門子發現在這座工廠中仍然會有生產量提升的瓶頸點，原因就來自於生產後的檢測。Amberg 工廠會生產大概如指甲大小般的電路板，而上面有各種銲接點。傳統來說這些電路板會被放到 X 光機上檢測，但隨著產量提升是否要再購置一台價值 1700 萬台幣（約 50 萬歐元）的 X 光機，成為讓西門子開始研究 AI 輔助檢測的關鍵契機。
西門子選擇透過人工智慧來優化此生產環節。透過從邊緣感測器收到的控制器、邊緣設備等數據傳輸到雲端後，專家們使用 AI 與流程參數的演算法進行訓練。該演算法專注於學習檢測焊點質量的過程數據，並且訓練成可應用的模型，便可以預測出電路板產品上的銲接點是否存在任何故障。
此外，西門子也運用 AI 與邊緣運算的數據威力，來做維修預測。透過工廠實際數據不斷地回饋優化模型後，現在工廠操作員會在潛在系統故障發生前 12 到 36 小時獲知情況，並可以做出相應的反應，降低停機時間所造成的損失。
Amberg 旗艦工廠生產即將達到碳中和
除了在生產上高度結合雲端與邊緣運算威力之外，Amberg 工廠最大的特色就是致力於實現社會和環境的永續性。自 2016 年起，Amberg 工廠一直使用可再生能源為主要能源基礎，目前工廠的生產幾乎已經達到碳中和。
西門子會利用數位孿生技術來模擬廠房中的減碳排放方案與找出碳排來源。舉例來說，用來焊接的鍋爐是以電力做為動能的、而目前工廠主要的碳排是來自於建築物暖氣與員工餐廳所使用的熱水。
透過不斷地找出碳排來源與優化做法，Amberg 工廠從 2015 年以來，減少了49% 的排放、每個單位體積的溫室氣體排放減少了 69%，代表在每單位面積沒有增加，但是能源利用的效率卻大幅提升。
同時，西門子也發現除了廠房內部減碳還不夠，供應鏈上下游的共同努力也是提升永續生產關鍵。透過無紙化的作業，以及基於區塊鏈上碳交換等作業，西門子嘗試提升整體供應鏈的碳排透明度，持續推動整個產業的創新。
目前 Amberg 工廠預計在 2026 年達到完全碳中和，比整個西門子集團預定的目標整整早了四年。這樣的工廠營運模式除了極具指標性之外，更打破了製造業的永續限制疆界，值得產業參考。
* 參考資料：Siemens 1、2、3，圖片來源：Siemens
（責任編輯：游絨絨）
