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志同塑膠:優化決策管理、提升生產效率

出處:MIC專欄|詹文男, 李震華, 周維忠, 王義智, MIC數位轉型研究團隊

積極投入數據分析並運用於組織營運,可為企業增加的競爭優勢

公司簡介
志同塑膠工業股份有限公司成立於1994年,主要產品為耐熱PET瓶,其在熱充填飲料用PET瓶市占率約達五成。志同塑膠的PET寶特瓶為一條龍整合式生產,包括瓶胚射出成型、瓶口結晶及吹瓶成型等,每月產能約5,000萬支。所生產耐熱PET瓶經測漏機、視檢機等設備篩選與檢驗,產品安全性通過
FSSC22000、ISO22000、HACCP 等認證。
為因應下游飲料廠商成本支出降低與環保等需求,志同塑膠投入輕量瓶技術之開發,製造厚度均勻、耐高溫之輕量化耐熱PET瓶,降低客戶包裝生產和後續處理等成本。2019年起,志同塑膠二廠運用既有供應鏈優勢、研發能力、業務經驗等,投入熱充填飲料生產線,打開另一個事業版圖與發展機會,提高整體生產服務品質,並以發展飲料智慧工廠為目標。

轉型動機
缺乏量化指標,導致生產品質不穩定
熱充填適用於低酸性飲料生產,其所使用耐熱PET瓶未先經過滅菌,而是在飲料殺菌後保有餘熱(溫度大於85°C)時,直接充填至塑膠空瓶、密封瓶蓋,後續瓶子隨生產線設計會倒瓶一段時間,此時瓶蓋與瓶口處等微生物將被飲料餘熱殺滅,塑膠瓶再進行冷卻,成品即可裝箱出貨。另為防止充填時瓶口與瓶身遇熱軟化,因此耐熱PET瓶瓶口會經結晶處理來強化耐熱性。
過去志同的飲料代工生產製程之重要加工參數,主要由人工肉眼觀測與處理記錄,數據缺乏時效性且可能有人員判斷錯誤風險的發生,導致原料與配料浪費、產品殺菌時間過長、飲料品質不穩定、飲料生產效率低。
以茶飲料生產流程為例,調配階段需有人員目測桶槽注水液位與時間、加熱溫度與升溫時間等,再以人工紙本記錄數據,若有問題無法即時反饋到前端產線,進行修正調整。或因未能蒐集殺菌機蒸氣溫度、壓力等參數,以致無法掌握飲料殺菌所需適切蒸氣量,可能使得飲料殺菌時間太長、設備臨時停機等。
無法即時得知生產現況降低生產效益
由於產業原料與能源成本易波動且不斷提高,飲料代工生產品項持續增加且交貨週期縮短,志同塑膠需要全面且即時監控產線所有機械設備運轉與飲料生產狀況,以有效控管加工成本與生產效率,提供較具競爭力之生產成本及完善代工生產服務品質。
志同塑膠二廠啟動飲料產線初期,各工作站點投入相當數量人力,協助產線監控及數據記錄,加上整條產線各加工階段橫跨不同樓層空間,人員無法即時傳遞實際生產狀況。
考量飲料產線運轉情形、所欲提供飲料代工服務目標,以及缺乏製程關鍵參數數據等因素,針對數位化布局規劃,志同塑膠採分階段導入,切合實際廠區營運、人員操作與不同型態數據轉換等需求,未來希望將數據分析結果作為生產與營運決策參考,提升數位化導入經濟效益。

轉型過程
營運卓越:數據蒐集到監控管理
自動化與數位化應用於食品飲料,具有實時提供關鍵生產指標詳細資訊之潛力,將其顯示為可操作格式,讓人員或管理者掌握加工狀態,確定生產線性能及可能存在異常地方,同時建立反饋修正系統,以最大化工廠產線運轉效率。
先前志同塑膠未蒐集飲料充填機相關製程數據,無法即時了解定位清洗水資源和化學清洗劑之使用量、微生物數量、清潔度是否符合標準等。殺菌機因為無法即時傳輸溫度、壓力及飲料流量等生產數據,可能影響最終產品風味與品質穩定。洗瓶機亦缺乏過醋酸(PAA)消毒劑濃度等數據之蒐集。大部分該公司生產機械設備具自動化功能,但相對缺乏數位化基礎。
志同塑膠所規劃的智慧工廠藍圖,第一階段是進行關鍵參數蒐集並採數位化數據型態載入記錄,為邁入智慧製造第一步進行準備;第二階段針對所蒐集的關鍵參數,分析與產品品質、生產效益之關聯性,數據只有在可行、對營運有影響之下,才能彰顯價值;第三階段原物料包裝與棧板等導入QR
Code,精準控管所投入原料品項與數量,掌握追蹤最終成品倉儲與物流之過程。
建置飲料加工製程數據資料庫
大部分食品飲料廠區內無菌水與管式殺菌機,具有可程式控制器與人機介面等基本功能,然僅能監控部分製程數據,其他未受監控製程需採人工方式記錄數據,故無法全面掌握飲料品質影響因素與問題來源。
志同塑膠針對熱充填系統設計,朝數位化方向建置智慧監控系統,改善方向包括:因殺菌製程設備數據未能蒐集,需製程資料採集與數位化管理;製程參數應評估分析,並與生產工單連線,以規劃產品加工製程;公司原生產報表未盡完善,無法分析生產效率及優化製程等。
透過經濟部工業局「食品產業智慧生產推動計畫」資源之協助,志同塑膠先針對熱充填產線之無菌水與管式殺菌製程,建置完整監控系統,以掌握飲料充填與殺菌製程中,造成品質參數異常之問題來源,並有效即時管理與調整。
志同塑膠建置熱充填產線熱水與產品殺菌製程數位化監控系統,導入需監控之關鍵管制點、製程參數規劃分析介面;藉由蒸氣、溫度、壓力、飲料流量、洗劑、水電量等製程與設備運轉狀態數據之分析,以俾現有製程設備之改善。在完備飲料加工製程數據資料庫下,未來可即時挖掘特定製程階段與時間之異常點,針對問題來源快速追蹤並解決。


轉型效益
優化決策管理也提升生產效率
國內食品廠商需認知企業內外部所產生大量數據,其可以創造的價值是什麼,審思企業本身的定位與目標,以正確分析數據,制定更快、更具洞察力之業務決策。國際食品企業決策者已經了解到數據分析所帶來的價值,以及可為企業增加的競爭優勢,因此積極投入數據分析並運用於組織營運。
志同塑膠從人工處理飲料生產設備及製程之數據,轉換成數位化型態,將建構數據庫,並借力具豐富經驗之內部人員與系統廠商,共同分析數據,進一步反饋至生產與企業等流程優化。
志同塑膠落實智慧工廠第一階段,先蒐集殺菌設備蒸氣溫度與壓力、飲料流量等數據,前述數據為影響最終產品品質之關鍵參數,提高飲料品質穩定性,同時解決未能掌握參數而導致飲料過殺的問題。未來除蒐集、分析廠區內所有設備與加工製程參數外,志同塑膠期將整廠整線硬體設備作串接,達到降低產品不良率、包材與原料損耗率、提高產線稼動率、減少停機等,以發揮數位化最大經濟效益。

產業借鏡
數位化提升整廠營運效能
飲料生產流程相關數據,若未能全面與即時掌控,無法對加工過程所發生問題,作快速因應與問題解決,可能影響產品品質一致性、原物料浪費等。
針對數位化導入,志同塑膠藉由了解本身營運所需與定位,規劃布局藍圖。由於清楚掌握與飲料品質相關之設備、製程運轉關鍵參數,其先蒐集數據,為數位化導入打底,後續建立數據庫與分析,分階段逐步落實智慧工廠藍圖。
志同塑膠的飲料代工廠為全新廠區,初期即將數位化概念融入機械設備結構與系統設計中,協助後續關鍵參數蒐集與整線設備數據之串聯,以優化生產設備稼動率與效率,並滿足未來訂單擴增之產能需求。

資料來源:資策會MIC、數位轉型力、數位轉型學院編輯整理