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AI制造故事:为特斯拉和宝马生产汽车传动轴和减速齿轮的台湾无人工厂

2018-03-31  Lindex
​来源:天下杂志
原题:無人智慧工廠就在阿里山下!特斯拉、BMW為何非它不可?

台灣、甚至全球最先進的電動車減速齒輪、傳動軸的生產地,就在嘉義的阿里山下,而且還是無人智慧工廠!和大工業的工廠不只是無人,生產線上的32台機器,會自動對話、校驗,收集資料傳到雲端建立大數據,改善生產精密度比頭髮細六分之一,再搭配中鋼量身訂作的合金鋼,讓電動車跑起來毫無噪音。

嘉義縣大埔美工業區最近出現了忙碌的景象,自過年前到現在,24小時生產線不停工。一旁則日夜趕工、安裝新人工智慧生產線,旁邊的黃土上則正在蓋新工廠。

因為電動車取代傳統汽、柴油車的大浪潮,正在全世界如火如荼展開,於是這座工廠一邊產能滿載、一邊設新廠、新產線,來滿足來自世界各地的汽車傳動軸、齒輪訂單。

走進工廠,100公尺長的生產線有32台機器,要進行車、鑽、磨、熱處理、校正、檢驗等十三道製程。只見機器手臂、關節型機器人拿起一支支黝黑的鋼柱,一路自動送到車床、高週波的熱處理機器等設備加工,最後成了一支支銀白閃亮的合金傳動軸,從原材料到成品,整段流程看不到一個人工操作的環節。

這條人工智慧產線不僅全自動化,每條線上的32台機器還會互相對話,所有生產數據傳到雲端,建立大數據資料庫,作為追蹤、分析與改善使用,客戶也隨時能看到自己的產品。

這樣一條AI產線,要價3.5億,比傳統精密產線貴上一倍以上,還要花2年的時間調整、磨合。打造人工智慧產線的和大工業董事長沈國榮說,「不僅貴,還放慢了這兩年的產能擴充速度,因為人工智慧生產線是台灣非走不可的路。」

這座阿里山下的人工智慧生產線工廠,生產了包括特斯拉、BMW、克萊斯勒等國際大車廠的汽車傳動軸、減速齒輪,是世界最頂級的汽車傳動零組件的供應地。

而特斯拉更是非要和大的減速齒輪不可。

為什麼和大有此實力?



特斯拉最核心的供應商

時間回到2009年,金融大海嘯讓全球景氣急縮,當所有廠商產能閒置時,特斯拉找上包括和大在內的台灣汽車零組件供應商。

「我們那時候真的沒事做,員工在樹下抽菸,高階幹部煩惱沒訂單,所以特斯拉上門就接,10件也接,20件也接。在只有特斯拉一家客戶的情況下,雖然訂單很少,但全力去集中替特斯拉開發,」沈國榮說。

最早也最用心,和大成了特斯拉最核心的供應商,生產特斯拉電動車的減速齒輪、傳動軸。

然而,商場上是沒有天長地久、山盟海誓的,特斯拉崛起之後,它的訂單成了兵家必爭之地,和大的訂單自然也被瓜分了,隔沒多久,特斯拉卻回頭拜託和大,教教旗下供應鏈怎麼做出好齒輪。

原來生產傳統汽柴油車齒輪的同業,是做不好電動車齒輪的。傳統汽油車引擎本身會發出噪音,掩蓋住了齒輪摩擦的聲音,但電動車馬達寂靜無聲,如果用傳統汽油引擎齒輪做法,精密度就會不足,造成噪音問題。

馬斯克也不知道的兩個祕密

解開阿里山下的電動車齒輪的祕密,這祕密連搞創新起家的特斯拉都不知道,而沈國榮卻花了近10年的時間摸索與改進,建立了數據庫。

沈國榮用手比了齒輪的齒內、齒根等部位,他說,「要完全沒有噪音,有時候是這一點精密度要頭髮的三分之一,另一點是頭髮的六分之一,連進刀的時候的速度什麼時候要快,什麼時候要慢,最後一刀要畫在哪裡,都是長久累積的經驗所摸索出來的獨門功夫,這個連特斯拉都不知道。」所以別人做的有噪音,和大做的就是沒有。

還有一個祕密,和大連合金鋼都是中鋼量身訂做的。

時間要回到2002年,當時沈國榮剛剛打入國際大車廠的供應鏈,通用等大車廠指定和大要購買韓國浦項、日本大同特殊鋼、中國上鋼五廠的合金鋼,其他的全部不行。

沈國榮告訴通用,台灣有一個中國鋼鐵公司,做得也相當不錯呀?通用卻說,中國其他的鋼鐵廠都不行,就只有上海鋼鐵五廠可以用。「我說不是,是台灣的中國鋼鐵,通用卻搞不清楚,說台灣哪有中國鋼鐵?」沈國榮說。

最終說服了通用願意派人來台灣評鑑中鋼,沈國榮馬上找了中鋼當時負責研發的技術副總,後來的中鋼董事長鄒若齊。鄒若齊一口答應,願意協助和大開發汽車傳動系統用的特殊合金鋼。

鄒若齊回憶此事,委請他當時的副手、現任中鋼執行副總王錫欽回答。

和大帶中鋼,打進國際供應鏈

王錫欽表示,可以說是和大帶著中鋼打進了國際傳動軸、減速齒輪的供應鏈。「和大沈國榮是跑在前面的人,生產這種鉻鉬合金鋼,對於中鋼來說是一個挑戰,以往中鋼是量產型鋼鐵廠,要變成替和大量身訂作專屬合金鋼,每一爐煉出的合金鋼都是獨一無二,要求沒有雜質、耐疲勞、壽命長,」王錫欽說。

從那時候開始,和大與中鋼合作愈來愈緊密,王錫欽說,雙方進入協同研發的關係,從開發階段就開始合作,甚至針對和大獨門技術來開發鋼材。對於中鋼來說,王錫欽說,「沈國榮是個好客戶,不僅購買量成長,中鋼也因此打入了國際高級鋼材的市場,成為國際大車廠指定購買的鋼廠之一。」

也因此,想取代和大的產品並不是那麼容易,除了精密度,背後還有中鋼這個大靠山。

運用大數據分析改善精密度讓和大牢牢抓住特斯拉,讓沈國榮深信人工智慧產線的重要性,再加上台灣進入了少子化時代、東協崛起減少外勞輸出,兩年前,和大開始了人工智慧、無人化生產線投資。

做起來卻很難,和大傳動軸事業部副總經理孫承志說,和大展開國內外的拜訪行程,從工研院機械所、量測中心到台灣各家大學,國外跑了發那科、西門子、庫卡、ABB、那智等自動化手臂、設備商,每種機器設備都買回來試驗,看看那個最適合和大的需求。

沒有現成的、也沒有模組可以套,完全要靠自己,花了兩年的時間磨索,和大才建立專屬自已的人工智慧產線,呂曜志說,「智慧製造最重要是自己要先收集資料,重點是不管黑貓白貓,能抓老鼠就是好貓,最重要每家工廠自己實用,好用。」

只要四分之一的人力

跟和大中科廠同產品產線相比,中科廠一條產線需要32個人,大埔美的無人產線只要8個人,人力只有原來的四分之一。


和大的智慧工廠,人力只要原來的四分之一。(邱劍英攝)

更重要的是,汽車產業對於瑕疵是零容忍,汽車廠如果發現了一支傳動軸有問題,那麼尚未安裝的傳動軸都要停下來。例如本來要安裝3000支,發現一支有問題,那這3000支要全部重新檢驗或退貨。不僅浪費時間與檢驗成本,更會影響到汽車廠對供應商的信任。

變成了人工智慧生產線之後,沈國榮說,「機器會和機器對話,根據大數據判斷它所看到的,從幾萬筆數據中比對,如果有不吻合,馬上就停下來通知上一段的機器,你有問題了,是否應該校正、檢查,同時通知雲端、手機,馬上派人來了解、解決問題。」所以每一支傳動軸、每一個齒輪都不斷被檢驗、紀錄,確保生產過程沒有問題,即便後來還是發現了問題,也可以透過大數據,回溯這個產品是在什麼時間、什麼條件下被製造,應該如何改善,3000支重新檢驗的事情不會再發生。

生產線沒人,人應該扮演的角色是什麼?孫承志說,現在非常需要大數據分析師,雲端管理、程式設計人員、系統、管理機器手臂的工程師,人工智慧產線取代了傳統勞力,也創造了新的工作機會。

未來,和大在阿里山下預計要設置14條人工智慧生產線,沈國榮預估,到了2025年,全球電動車數量將從現在一年約一百萬輛成長到一千萬輛,電動車慢慢成為新主流,而台灣將靠人工智慧工廠,成為全球最重要的汽車傳動系統零組件的生產基地。

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