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台灣電路板產業推動智慧製造之思維
ITIS智網董鍾明
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壹、前言

工業4.0概念之下,全球製造業均將智慧製造視為提昇下世代生產力之標竿,做到由物料、人員、生產排程、生產參數、良率控制之智慧管理,以達到提高生產效率的目的。而對印刷電路板產業而言,產值高速成長的時代已經過去,未來在物聯網應用下將以少量多樣的生產模式為主,但在傳統生產方式下,經營效率卻面對嚴苛挑戰。因此,電路板廠商需藉由自動化為起點,進而邁向智慧製造以提高生產效益,創造具成本競爭及高附加價值之產品,以因應紅色供應鏈及日韓高階產品的競爭。

貳、自動化程度仍有待提昇

 

自動化可視為智慧製造之基礎,台灣電路板協會調查大約25家台灣主要電路板廠商自動化程度,如圖一所示,其中在單站自動化比重方面,約有42%調查廠商表示目前並無建置單站自動化,亦即仍靠傳統人力操作機台上下料的工作,另約有57.9%之調查廠商表示在局部站別或是全部站別作到單站自動化生產的程度,顯見台灣電路板廠商在智慧製造最基礎的單站自動化上仍有很大的提昇空間。而台灣電路板廠商在單站自動化仍未達理想狀態的主要原因包括投資設備風險、既有產線空間配置不適宜機械手臂之操作、電路板尺寸規格繁雜等因素。

 

另外,電路板製程工序多,且屬於濕式與乾式製程交替生產,每一站別的品質皆會影響最終成品的良率,因此站與站之間的生產資訊分析判讀相當重要,智慧製造即希望藉由站與站自動化之連線,作到資訊即時判讀及修正以達提高生產效率的目的。然而如圖一所示,台灣電路板廠商站與站自動化連線的比重僅有15.8%,主要原因為目前電路板產業並無共通的生產資訊通訊協定格式,所以各家設備廠商的機台並無可依據之標準可遵循,而電路板廠商各站設備均來自不同設備廠商,要達到站與站生產資訊自動化連線的難度變高。

 

叄、發展分析及建議

一、藉由智慧製造降低陸資廠商在低階產品之衝擊:

全球單雙面板及中低階多層板佔整體PCB產值始終約在53%左右,但在台灣生產的產品結構中,單雙面板及中低階多層板比重則由2010年的55%下降至2015年的43%,顯見單雙及多層板在台灣PCB產品結構中逐漸縮小。

而台灣在全球單雙面板及中低階多層板之市場佔有率也由2010年的55.3%,下降至2015年的50.5%,顯見台灣在全球單雙面板及中低階多層板市場中逐漸失守。反觀中國大陸廠商在單雙面板及中低階多層板之全球市佔率由2010年的20%,上升至2015年的25%

中國大陸廠商在低階產品的報價至少低於台灣廠商10%以上,因此台灣廠商若能藉由提高自動化生產比重,藉由降低成本及增加產出以提高生產效益,將可有效降低陸資廠商在中低階市場之競爭衝擊。

二、符合國際客戶生產資訊稽核要求:

大部分台灣電路板廠商仍停留在舊有生產模式之下,遑論進入工業4.0的境界,可能連工業3.02.5都達不到。由於許多設備可能都不具有自動蒐集及匯整生產資訊的功能,甚至需要由人工去抄寫相關資訊,因此站與站之生產資訊自然無法加以串連,更無法達到即時監控生產的目的。未來,國際客戶為了掌握訂單生產狀況、良率、用料資訊,因此都需要電路板廠商能即時線上提供訊息。

三、以既有設備改良跨入智慧製造門檻

台灣電路板產業平均毛利率約為13%~15%,相較於晶圓代工產業50%之毛利率有非常大的差距,因此在低單價低毛利的產品特性之下,廠商要進行自動化之產線投資是非常大的負擔,尤其在進行投資之前,投入與產出之效益評估很難具體衡量,往往也是造成廠商自動化卻步的原因之一。若自動化解決方案可不用全新購置新設備,透過現有設備的改裝,即可達到工業4.0的基本要求,對於中小型電路板廠商是跨入工業4.0相當好的一項途徑。

四、培養系統軟體人才進行後端支援

要達到智慧生產的境界,除了硬體的全面升級改善之外,也需要整廠資訊系統整合分析的人才,尤其許多生產資訊都牽涉到各家電路板廠商之商業機密,也很難用外包的方式委外處理,而現階段電路板廠中資訊人員的配置都相當少,要對外招募也有一定的難度,因此透過廠內已有電路板生產背景之員工,接受訓練成為智慧製造之資訊系統整合分析人員,為現階段最快最有效之方法。

五、仍需建立PCB設備通訊標準協定

目前電路板產業並未有生產設備的通訊標準協定,而為達到所有生產設備可以共同溝通,台灣應參考半導體產業設備的通訊協定,在現有的基礎上發展屬於電路板產業的通訊協定標準,讓所有機台設備都可以互相溝通,並提早提供目前生產資訊給下一站設備,可以有效縮短生產時程,相對的也增加了生產產量,同時也讓系統規劃廠商,將原本單站的製程設備,串聯成為一連續式的生產線,真正達到智慧製造之生產境界。

肆、結論

台灣電路板產業距離智慧製造仍有一段差距,目前除了電路板廠商本身開始極積建置包括自動化機台、感測器監控設備、連網環境、資訊分析系統之外,行政院智慧製造產業政策的推動,也已在電路板上下游產業鏈中逐漸發酵,紛紛有上中下游相關業者投入相關軟體的引進,Big Data數據分析方案,設備解決方案等,對於推動台灣電路板實現智慧製造有很大的助益。

(本文作者為工研院IEK執行產業技術前瞻研究與知識服務計畫產業分析師)

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