天工精密
升級智慧工廠 鋼珠龍頭「天工精密」搶攻高階航太市場
每顆珠子的公差比一隻病毒還小，是台灣鋼珠龍頭「天工精密」穩坐冠軍寶座的硬實力。瞄準未來充滿潛力的航太級鋼珠市場，天工精密以全新升級的智慧工廠應戰。圓滾滾的鋼珠，體積輕巧到幾乎沒有感覺，卻是隱身在許多設備中的重要零件。小至線性滑軌、滾珠軸承，大至工具機台、機器手臂，甚至汽車、飛機，都少不了鋼珠這個關鍵要素。
讓眾多設備運轉順暢的推手，是台灣的鋼珠龍頭「天工精密」，每年生產150億顆鋼珠，產量重達1,800公噸，「我們是零件中的零件！」二代接班的天工精密總經理林筱婷說。
成立超過40年的天工精密，以汽車零件和工廠自動化設備為主力，特別專注在小於3.175毫米的微小鋼珠，最小尺寸甚至可以做到0.7毫米。一桶20萬顆的珠子，肉眼看來幾乎毫無差異，但其實只要尺寸相差0.001毫米，就是不同產品，擁有破千種品項，每顆珠子的公差都小於130奈米，「等同於一隻病毒的大小。」精準的加工技術，就是天工精密的硬實力。
這幾年，天工精密每年都維持10-15％的成長率，更往上攻頂難度更高的航太市場，是全台唯二可以生產航太級鋼珠的公司，「不管在精密度或剛性上，客戶對於飛上天的東西，要求又更高了！對鋼珠產業來說，能進到航太領域，是一個upgrade。」
想要在嚴苛的市場站穩腳步，公司體質也要跟著改變，「科技」就是最好的助力。天工精密在2020年申請經濟部工業局「智慧機械-產業聚落供應鏈數位串流暨AI應用」計畫，導入「航太級鋼珠AI智慧產線導入供應鏈資訊串接」轉型計畫，還配合台商回流政策，投資12億元，在彰化二林中科園區建置智慧工廠，於2023年初正式啟用。
圖說：天工精密是台灣精密鋼珠龍頭企業，每年生產150億顆鋼珠，產量重達1,800公噸，帶動工具機台、機器手臂，以及汽車、飛機等產業發展。
鍛造機聯網，產能提升60％
天工精密的智慧化起點，就從製程開始。鍛造是製造鋼珠的第一步，先將線材冷鍛成粗胚，再經過四道研磨，至表面光亮。鋼珠採高速批量生產，以天工精密採購的高速鍛造機來說，最高產能一分鐘可以打出1,000顆，林筱婷形容，「如果你在旁邊看，就會看到嘣嘣嘣一直打出來。」
而影響鍛造的關鍵，就是模具品質。過往天工精密依靠打出來的鋼珠量測，如果粗胚出現尺寸誤差，便推測模具可能已經損壞。但等到發現模具異常，機器已經又打了上萬顆，來不及阻止，也因此天工精密不敢把產能開到最大，一分鐘只有500顆。
為了解決這個問題，天工精密在鍛造機台上加裝感測器，蒐集機台數據，在模具損壞前就能提早預防，避免因模具損壞而生產出不良品，也因為能夠即時診斷示警，現在產能一分鐘提高到800顆，足足增加60％。
圖說：天工精密鋼珠採高速批量生產，因無法預測鋼珠鍛造模具的壽命，難以提升生產效率。導入智慧化生產後，在鍛造機台上加裝感測器，蒐集機台數據，在模具損壞前即能提早預防，產能從一分鐘500顆提高到800顆。
打造自動巡檢機器人，即時量測研磨尺寸
鍛造完後，接著進入研磨製程，過往機台無法設定研磨到特定尺寸後自動停機，只能依照經驗，用人工定時巡檢的方式手動調整。林筱婷舉例，假設一顆珠子判斷大約要磨7小時，才能磨到剛好的尺寸，時間快到時，員工就要繃緊神經，不斷巡視機台，密切注意尺寸變化，一旦磨到精準尺寸就要趕快停機，如果稍不注意磨過頭，對於要求精密的鋼珠來說，就無法出貨；更糟的是，若研磨設備發生異常，「好不容易7個小時熬過去了，卻傷到鋼珠表面。」
天工精密同樣運用機聯網，在研磨機加裝智慧機上盒，即時蒐集設備數據，在第一時間就能人工停機，還能隨時監測看設備有無異常。不僅機台聯網，天工精密還打造了三台自動巡檢機器人，按照生產排程和設定路徑，在研磨產線中固定巡邏，量測鋼珠尺寸，省去人工巡檢機台的龐大負擔。
圖說：天工精密導入自動巡檢機器人，按照生產排程和設定路徑，在研磨產線中固定巡邏，量測鋼珠尺寸，不僅省去人工巡檢機台的負擔，也能第一時間察覺設備異常進行停機作業，減少生產不良品。
圖說：天工精密掌握即時的機台數據後，打造行動戰情室，主管只要連入系統，就能隨時掌握各項生產數據和異常狀況通知。
導入先進規劃排程，解決改單常態
解決了製程端問題，在客戶需求端，天工精密也常面臨客戶在一到兩週前臨時改單的痛點。林筱婷指出，由於鋼珠是搭配件，裝在軸承或線性滑軌裡，隨著客戶每次生產狀況不同，可能本來下單3.000毫米的珠子，最後發現需要的是3.001或2.999毫米才最適配，所以時常提出改單需求，這是鋼珠領域獨有的產業特性。
過去天工精密依靠人工排程，一遇到臨時改單，排程就會大亂，人做的決策，也不一定符合最佳化的設備使用效率，「因為人的思考和想像是有限的。」以往面對這種臨時改單的需求，天工精密的訂單完成率不到60％。
也因此天工精密決定導入先進規劃排程APS，運用系統縱觀全面因素，從訂單模擬、生產原料、採購提醒，到需求預測、庫存管制、出貨排程，減少人工派單調度失誤的機會，成功將接單到交貨的前置時間縮短了20％，也連帶將設備效率（OEE）從40％提升至60％，目前天工精密仍在持續優化APS，希望2023年OEE能達到70％的目標。
圖說：天工精密決定導入先進規劃排程APS，從訂單模擬、生產原料、採購提醒，到需求預測、庫存管制、出貨排程，減少人工派單調度失誤的機會。
成立研發部門，扮演智慧化研發大腦
這個整廠轉骨的智慧化改造，天工精密拿出十足決心，除了大手筆建立新的智慧工廠外，還在2020年成立新的研發部門，扮演公司智慧化的研發大腦。林筱婷透露，鋼珠身為零件中的零件，生產設備都是業界少見的專用機，若想找到符合公司需求的解決方案，難度不小；若用套裝軟體修改，客製化程度幾乎就跟從頭開始一樣，乾脆決定自己來，「我們的研發部不是在研發新產品，而是針對生產流程、設備做改進。」上述提及的許多系統研發、設備改造，幾乎都出自研發部之手。
但過程中也遇到不小的挑戰。台灣做精密滾動體的公司數量極少，天工精密又是台灣第一個導入智慧化計畫的鋼珠公司，對於內部的工程師和外部合作的系統設備商(SI)廠商來說，雖有軟體上的知識，卻從沒接觸過精密滾動體行業，需要時間摸索，向現場老師傅學習專業知識和經驗，吸收轉化後，才能抓到眉角，「我常半開玩笑說，這是從『工人智慧』到『人工智慧』，人的專業知識傳承和溝通，有時候是雞同鴨講。」
熬過陣痛期後，天工精密總算開始享受甜美果實。研發部不斷創新，針對鋼珠出貨前的百百檢驗，也就是每顆鋼珠都要經過檢驗才能放行，以前只能靠人工肉眼檢查，現在研發部開發AI光學檢測系統，直接用機器辨識篩檢，一秒就能判讀三顆鋼珠，不僅能快速揪出不良品，甚至還能直接將不良品分類，像是有水痕、生鏽、污漬等，再以此回溯製程，找出是哪個環節出了問題。
圖說：天工精密開發AI光學檢測系統辨識篩檢鋼珠，不僅能快速揪出不良品，更可進行分類，再以此回溯製程，調整生產參數，提高產品品質。
圖說：天工精密在二代接班的林筱婷總經理（中）帶領下，成立新的研發部門，扮演公司智慧化的研發大腦，針對精密鋼珠的生產流程、設備進行優化，也以自身企業之成效，作為產業標竿與學習典範。