智慧工廠成為當紅議題,除了政府單位致力推廣外,各設備製造商也紛紛投入,雖然業界的作法不一致,不過仍有其脈絡可尋,就市場現況來看,「雲端運算」、「Big Data」、「物聯網」可說是目前廠商在此領域的產品概念交集,歐美廠商西門子、施耐德、洛克威爾與台灣廠商研華、凌華、泓格等,其智慧工廠的產品,都涵蓋在此三大概念下。
研華
研華在智慧工廠的布局,主要以「製程管控可視化」、「製程監管全方位」、「製造綠能」等三大部份,研華業務經理施文森指出,工廠要達到智慧化,各系統設備之間的訊息除了必須無縫鏈結外,還須完全透明,如此一來管者方能全面掌握系統內所有設備的狀況,而訊息要透明,整合是第一步,現在的自動化設備雖然已開始整合,算是已完成第一步,但整合後的訊息處理,這就是自動化邁向智慧化的重要步驟。
「製程監管全方位」為物聯網概念,其作法是透過無線感測網路的佈建。讓系統內所有的監測節點都可將偵測倒的訊息上傳,以供後端管者分析,並藉此制定決策,施文森指出,現在的工廠軟體平台會與後端的管理軟體如ERP、MES整合,後端的軟體要進行決策時,必須倚賴大量的訊息來源,建立起足夠數量的樣本數,決策品質方能達到最佳,無線感測網路的廣佈,將會是製程全方位監管的最重要建置。
「製造綠能」則屬於廠務系統,此類建置主要作為能源如水、電、空氣品質的管控,將所偵測倒的能源數值圖形化,讓後端易於觀看、辨別,並將人機介面與行動裝置結合,讓管控人員可隨時掌握廠房內能源的即時訊息。
施耐德
施耐德是全球自動化與電力管理大廠,在自動化領域,過去多以「電能」作為產品主力,面對智慧工廠,也提供一系列的自動化能源管理產品,施耐德工業暨機械自動化事業部總經理孫基康指出,施耐德長期布局自動化領域,其自動化產品線相當完整,無論在製程設備或廠務系統,都有相關產品。
對於智慧工廠的未來架構,孫基康與其他業者的看法一致,都認為「物聯網」會是智慧工廠的主要精神,他表示,現在的自動化系統都已有一定程度的整合,但是整合之後的訊息使用仍未臻完善,其實這些訊息可以做更有效的應用,只不過現在的自動化系統在軟體端的建置相對較少,以致系統所產生的數據無法發揮更多附加價值,而要產生這些價值,製造業者除了將數據應用在原來就有的自動化系統外,還須將其鏈結倒後端的ERP、CI等IT平台,方能使訊息有更進一步的應用,相較於一般自動化業者,施耐德除了提供動化領域的軟硬體產品外,在後端管理系統也一應俱全,業者可使用失耐的的產品,建構一系列的智慧工廠架構。
洛克威爾
工廠智慧化的定義,除了讓設備本身的功能更聰明,系統設計前期的設備選擇,也是廣義的智慧化定義,這幾年全球製造業進入微利時代,如何提昇設備CP值,已成系統設計者的重要考量,洛克威爾自動化IA整合式架構業務經理黃飛龍就指出,「最適化」已成為近年來製造業者的重要概念,這種強調整合性與最適化的服務,才是目前智慧製造主要面向,「簡單應用,應用簡單」成為這類自動化系統廠商追求的終極化目標。
洛克威爾在自動化領域的產品布局相當完整,而要從自動化轉換到智慧化,洛克威爾提供「分階段」替換,「從子系統整合,是目前主要的切入點。洛克威爾產品經理黃飛龍表示,目前這類整合性的全方位製造系統適用的場所,主要還是廠房面積較大、自動化倚賴較深,以及危險性較高的產業應用,「對中小企業來說,這樣的需求性較低。」
至於串聯,洛克威爾強調「共通」亦可以「整合」的Ethernet系統,「封閉式網路必須侷限在製造商腳下,開放、標準化、共通的核心架構,才適合整合智慧製造的系統。」黃飛龍認為,傳統封閉式系統不僅移轉及支援都很困難,整合及維護更是受到限制,透過單一控制平台,從裝置到應用平台,才能提供資訊共享的工廠全面控制及資訊系統。
彈性可重組 單一多元整合適用
研揚
研揚在智慧工廠的布局,主要是由目前的自動化技術進行延伸,研揚營運長林建宏表示,物聯網將會是智慧工廠的重要概念,過去無論是消費性或工業領域
,其產品運作主要都是P to D,也就是設備與人之間的互通,設備將訊息傳送給操作人員,操作人員再依照訊息去操作另一部設備,後來D to D技術逐漸成熟,設備與設備之間的已能相互溝通,不過這只能算自動化的一部分,還稱不上智慧化,所謂的智慧化,要讓設備能自行判斷訊息性質,自行做出最符合效益的判斷,而訊息除設備本身所用外,還須傳至雲端平台,累積為海量數據(Big Data),藉此進行智慧化控制。
現在智慧工廠已成為自動化產業的未來主要方向,在競爭激烈的市場中,林建宏認為研揚的競爭優勢,除了來自於過去累積的技術研發實力外,與母公司華碩電腦的產品互補,提供使用者更完整的產品支援,更是該公司得以在智慧工廠領域進行產品區隔的重要因素所在,目前研揚在嵌入式產品部份,與Intel合作密切,並整合華碩在雲端運算的產品,提供客戶完整的智慧工廠解決方案,林建宏表示。
除了硬體外,研揚在軟體部份也有對應平台,林建宏指出,軟體平台是自動化廠商在智慧工廠的決勝點,他坦言,其實在硬體方面,廠商彼此的差異並不大,因此軟體就會是競爭條件的差異所在,研揚在此已有一系列的成果,導入企業將可依本身需求,打造最適合的智慧工廠架構。
西門子
德國在2012年開始推動工業4.0概念,作為德國自動化大廠的西門子,在智慧工廠領域所布局的產品,也都以此作為產品設計主軸,西門子工業驅動科技事業部副總經理鄭智峰表示,工業4.0的核心概念在於透過虛實整合,讓產線生產更俱彈性,他以德國的汽車生產為例,德國消費者在選購汽車,車上的絕大多數功能都可以選購,因此每一輛車的客製化程度都相當高,要因應此一作法,汽車製造商的產線必須保持相當高的彈性變動,而這還是現在已有的作法,當導入智慧化後,此一作法還會再次進化。
鄭智峰指出,未來的智慧工廠將會是虛實合一,在接到訂單的當下,生產線的所有環節就都已設定好,當訂單一輸入電腦,系統就會啟動一連串的動作,包括檢查產品所需的原材料是否足夠?不夠的話系統會自動向配合廠商叫料,此批產品會在何時生產?什麼樣的生產組合將會是最佳化?生產完後的產品包裝、出貨時間,甚至於出貨車輛的預定調派,都會在接下訂單的瞬間確定,這即是工業4.0的理想願景。
要達到此一願景的鄭智峰認為必須根基於四個條件,包括自動化、網路化、訊息、智慧化,這四個條件全部到位,工業4.0的願景才會成真,而西門子目前在這四部份都已有相當卓越產品,這兩年所推出的TIA(Totally Integrated Automation)平台就是工業4.0的概念性產品,TIA將西門子自動化系統的所有軟體平台整合為一,並以此為核心,開發出貼合此平台的硬體產品,落實虛實合一的概念,鄭智峰表示,未來西門子將會陸續推相關產品,成為製造業者架構智慧工廠的重要助力。
泓格科技
何謂智慧化?泓格科技研發處副處長林勤喻須從自動化談起,現在的工廠設備都能按照當初設定的程序按表操課,不過這僅代表其具有「自動化」功能,離智慧化還有一段距離,不過真正的智慧化其實業界眾說紛紜,各有各的意見,而就泓格科技的看法,雲端運算、海量訊息、物聯網三大概念,將會讓未來的工廠系統具備真正的智慧化。
林勤喻進一步指出,自動化要進展到智慧化,關鍵在訊息的擷取、傳送、儲存、分析等步驟,透這四大步驟,工廠設備的訊息可以被完整擷取,並透過分析使其產生附加價值,這工廠設備又可分為製造端與廠務端,不過他也指出,這兩者都需一定程度的系統規模,其效益產生才會快。
泓格科技在此領域的布局,主要以廠務系統為主,而廠務系統又分為兩部份,一是節能,二為安全,在節能部份,泓格科技提供了包括燈具、空調、儀器等設備的電源管理偵測,安全性方面,則有各式安全監控產品,包括了汽車車牌辨識、消防設備、二氧化碳濃度感測、煙霧感測等,林勤喻指出,這些設備都被設計在物聯網架構內,透過聯網將訊息傳送至後端管理平台,提供製作現場更安全的防護措施。