智慧工廠是制造業(yè)這幾年的熱門議題，各國政府與大廠，紛紛提出對應(yīng)政策與產(chǎn)品，不過「智慧化」是個相當(dāng)模糊的概念，怎樣才能稱得上「智慧」二字？各界解讀不一，歸根究底，制造系統(tǒng)是由軟硬兩端不同環(huán)節(jié)的各類子系統(tǒng)所組成，這些子系統(tǒng)本身技術(shù)的提升與系統(tǒng)間的整合鏈結(jié)，就成為智慧工廠的初步實現(xiàn)，有鑒于此，遠播資訊CTIMES與智動化SmartAuto雜志，于2015年3月4、5日，舉辦「制造新思維-智慧工廠技術(shù)論壇」，邀請國內(nèi)外指標(biāo)性自動化技術(shù)專家，針對不同領(lǐng)域的自動化技術(shù)，提出精辟且深入的看法。
工研院機械所組長鐘裕亮表示，隨著消費市場的變化，未來制造業(yè)將會面臨不可避免的4個趨勢，包括大量客制化、以人為中心的制造環(huán)境、客戶高度參與制造、制程可視化等，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式完全無法符合這4大趨勢所需，因此智慧化制造系統(tǒng)的建置需求將會越來越高，尤其在智慧化制造系統(tǒng)的大幅降低成本、提升效率優(yōu)勢下，未來傳統(tǒng)制造方式將逐漸不敷市場所需。
鐘裕亮以全球自動化大廠西門子在德國Amberg的智慧工廠為例，此一廠房占地10萬8,000平方呎，能夠從250家供應(yīng)商所提供的16億個零組件，制造出950項不同產(chǎn)品，廠內(nèi)的16條生產(chǎn)線每小時可制造出15萬個的電子元件，雖然位于高薪資的德國，但其生產(chǎn)產(chǎn)品與西門子位于中國南京的工廠相當(dāng)，該工廠采用客戶下單生產(chǎn)，客戶訂單在下單后可于24小時內(nèi)完成，產(chǎn)品交付可靠度達到99%，同時完全達到品質(zhì)要求，此一工廠成立已有20年，這20年來在未擴廠的情況下，產(chǎn)能提高7倍，達到彈性、效率、客制化等目標(biāo)。
鼎新電腦應(yīng)用價值部顧問蘇景峰延續(xù)對工業(yè)4.0的看法指出，工業(yè)4.0雖是由德國政府所提出，不過此一趨勢在全球各國已開始蔓延，同時由國家層次普及至產(chǎn)業(yè)層次，各大型廠商都已陸續(xù)展開動作，他指出，工業(yè)4.0有幾個特征，包括「前臺輕量化、后臺重量化」、「管創(chuàng)新、流程創(chuàng)新」、「企業(yè)與部門不同發(fā)展與轉(zhuǎn)變」，他也同意鐘裕亮組長的看法，認(rèn)為大量客制化時代來臨、少量多樣的運作么是將成為常態(tài)，在此態(tài)勢下，傳統(tǒng)作法的成本與管理方式優(yōu)勢不再，虛實整合的技術(shù)會快速成熟，產(chǎn)品生命周期速度會加快，而在內(nèi)外遜充分連結(jié)下，制造營運服務(wù)化將全面升級。
臺塑網(wǎng)專案顧問王圣中也針對智慧工廠的e化提出看法，他指出智慧化的核心技術(shù)在于智慧整合感控系統(tǒng)，此一技術(shù)整合了相關(guān)ICT技術(shù)，成為智慧工廠中的總指揮，包括物聯(lián)網(wǎng)、Big Data等概念，都被納入其中，此一技術(shù)運用電腦網(wǎng)路通訊技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下，對生產(chǎn)環(huán)境時進行即時、動態(tài)的監(jiān)控，因具備相關(guān)實體資訊與運算能力，能夠適應(yīng)當(dāng)下環(huán)境與進行優(yōu)化決策。
制造軟體 打造智慧化產(chǎn)線
在工廠e化，工業(yè)設(shè)備制造大廠致茂電子則針對制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)提出一系列看法，致茂過去給業(yè)界的印象多為硬體設(shè)備制造，不過在e化軟體部份，近年來也有所成，致茂經(jīng)理張美鳳指出，致茂的MES將產(chǎn)線所需的各類功能設(shè)計為模組式，透過功能模組的組合，管理者可完整且即時掌握產(chǎn)線各環(huán)節(jié)的狀況，致茂并以案例說明其效益，某輪胎原先每條產(chǎn)線約需200名員工，良率僅有70％，導(dǎo)入致茂的MES后，每條產(chǎn)線的人力減少100人、良率提升至98％、效率提升20％、產(chǎn)值每年提升1.4億元，而每條產(chǎn)線約3000萬元的擴線成本，在MES導(dǎo)入后，一年就可攤提完畢。
除了局部的e化外，針對整體布局，軟體大廠歐特克(Autodesk)資深技術(shù)經(jīng)理蔡進忠指出，智慧工廠將不會再制造統(tǒng)一的、毫無差別的產(chǎn)品，而是在同一流水線上，生產(chǎn)千萬種定制化產(chǎn)品，智慧工廠將包括物聯(lián)網(wǎng)、虛擬工廠設(shè)計自動化系統(tǒng)整合、海量資料與云端運算、智能設(shè)備與系統(tǒng)、機械人／手臂等5大領(lǐng)域，這5大領(lǐng)域的設(shè)備必須充分整合，智慧工廠的愿景才能實現(xiàn)，而其中歐特克在虛擬工廠設(shè)計自動化系統(tǒng)整合部份有相當(dāng)完整的產(chǎn)品布局，蔡進忠進一步指出，透過虛擬化設(shè)計平臺，設(shè)計者可在系統(tǒng)建置前就先模擬出3D產(chǎn)線模型，讓設(shè)計者與建置企業(yè)先體驗工廠的產(chǎn)線布局，在設(shè)計初期建立雙方共識，避免建置后期因認(rèn)知不同衍生出成本與時間的耗費浪擲。
針對智慧工廠的軟體布局，PTC也表示「智慧化」的說法與做法，業(yè)界雖沒有一致標(biāo)準(zhǔn)，不過仍有一定的共通點，也就是產(chǎn)線系統(tǒng)中各設(shè)備必須全面有效連結(jié)，「整合」智慧化的第一要件，不過設(shè)備整合往往是智慧化中最細(xì)瑣也最艱難的部份，而且涉及高度的專業(yè)知識，廠商必須自己來，其他協(xié)力廠商無法越廚代庖，因此PTC建議，制造商若有意將產(chǎn)線升級為智慧化，可將心力放在抵從設(shè)備的整合，至于上層的管理系統(tǒng)建置，可以交給如PTC之類的軟體平臺廠商，以專業(yè)分工的方??式，在短時間內(nèi)建起智慧工廠。
虛實整合 讓工場更智慧
談到智慧工廠的上層管理系統(tǒng)，亦思科技處長江孟峰指出，大數(shù)據(jù)(Big Data)將會是未來制造業(yè)重要決策的主要數(shù)據(jù)來源，他以半導(dǎo)體制造業(yè)的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用進行說明，相較于其他產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體的智慧化制造的布局走得較快，各機臺
與的數(shù)據(jù)擷取、儲存、分析早已有之，由于考慮到運算率，不可能每次分析都將資料庫中的所有數(shù)據(jù)都跑過一次，因此必須在儲存資料庫中，先以條件設(shè)定搜尋出正確的數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)移至具分析功能的伺服器，不過這種作法必須經(jīng)過儲存、篩選、轉(zhuǎn)存、分析等流程，時效性稱不上最佳，近年來的趨勢是將衣料直接分存于數(shù)個據(jù)悉功能的伺服器，若有需要則直接進行分析，他指出，對機臺數(shù)量不大的制造商，是可參考的大數(shù)據(jù)作法。
除了軟體外，軟硬體的虛實整合更是工業(yè)4.0的基石，身為工業(yè)4.0啟動國家的大型廠商西門子，在此部份的布局自然也比其他業(yè)者更為深厚，西門子資深經(jīng)理羅龍翔表示，工業(yè)4.0的主要內(nèi)涵是提升現(xiàn)有的自動化技術(shù)，使其可以因應(yīng)現(xiàn)在客戶的多樣化產(chǎn)品需求，同時能兼具產(chǎn)線效率，這就是所謂的「隨選生產(chǎn)」（Production on Demand），在隨選生產(chǎn)概念下，產(chǎn)線可以即時制定生產(chǎn)計畫，此一概念看似簡單，但牽涉的技術(shù)相當(dāng)廣，從管理平臺到制程設(shè)備的軟硬體，都需有大幅度改變，工業(yè)4.0延伸出智慧工廠概念，所??謂的智慧工廠與現(xiàn)有的生產(chǎn)方式有別，是以全新生產(chǎn)流程運作，除垂直與工廠及廠商管理流程形成網(wǎng)絡(luò)外，也以水平透過網(wǎng)路與外部供應(yīng)鏈結(jié)合，從訂單到交貨，整個價值創(chuàng)造網(wǎng)路都可即時掌控，此外，鄭智峰表示，「智慧工廠」也同時整合產(chǎn)銷存系統(tǒng)，避免不必要浪費且降低存貨及縮短客制化產(chǎn)品交貨時間效益等。
臺灣制造走向高精度
除產(chǎn)線布建的虛擬化外，產(chǎn)品本身的精度控制，也是智慧制造系統(tǒng)的必要設(shè)計之一，雷尼紹(Renishaw)公司臺灣區(qū)總經(jīng)理賴時正表示，大量人工制造方式是臺灣的傳統(tǒng)制造方式，不過在大陸廠商憑借大量廉價勞工成本，快速侵蝕臺灣廠商原有的利基后，臺商必須做出產(chǎn)品區(qū)隔賴時正指出，高精度產(chǎn)品將會是臺廠未來必走的方向，但要走向高精度，必須倚賴精準(zhǔn)度極高的設(shè)備，雷尼紹近期推出的Primo System測頭，以低前期成本、免費的培訓(xùn)、獨特的「使用時才付費」模式，配合即時更換服務(wù)，讓工具機測頭的應(yīng)用賣出新的里程碑。
除了高精度的技術(shù)走向外，在智慧工廠的軟體層面，臺塑網(wǎng)專案顧問王圣中針對「建構(gòu)智慧工廠創(chuàng)造企業(yè)競爭優(yōu)勢」議題，提出制造業(yè)的e化看法，他指出智慧化的核心技術(shù)在于智慧整合感控系統(tǒng)，此一技術(shù)整合了相關(guān)ICT技術(shù)，成為智慧工廠中的總指揮，包括物聯(lián)網(wǎng)、Big Data等概念，都被納入其中，此一技術(shù)運用電腦網(wǎng)路通訊技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下，對生產(chǎn)環(huán)境時進行即時、動態(tài)的監(jiān)控，因具備相關(guān)實體資訊與運算能力，能夠適應(yīng)當(dāng)下環(huán)境與進行優(yōu)化決策，
在「物聯(lián)網(wǎng)視覺化方案」中，HMI專業(yè)廠商北爾電子工程師王展帆指出北爾電子在硬體端擁有完整產(chǎn)品線，軟體部份，其作業(yè)軟體iX經(jīng)過歷代改版，其功能相當(dāng)齊全，在整體設(shè)計方面，北爾電子采取模組化設(shè)計，產(chǎn)品經(jīng)理張資芳指出，北爾電子的模組化架構(gòu)，是透過一整套自動化系統(tǒng)的提供，包括SCADA軟體、通訊設(shè)備、資訊處理模組、HMI、控制器、I／O模組等，讓企業(yè)建立最適化系統(tǒng)。
機器視覺也算是制程可視化的一部分，不過此一技術(shù)多用于產(chǎn)線檢測，美商邦納(Banner)工程師楊志強指出，機器視覺的運作流程，主要是先透過鏡頭擷取圖像，再將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)位化處理，根據(jù)圖元分布和亮度、顏色等資訊，來進行尺寸、形狀、顏色等的判別，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作，過去帶有高度重復(fù)性和智慧性的工作，只能由人工檢測來完成，部分傳統(tǒng)制造工廠中，生產(chǎn)線后面可以看到數(shù)量龐大的檢測工人來執(zhí)行這道程序，但在增加了這些巨大的人工與管理成本的同時，卻仍然不能保證100%的良率，機器視覺的導(dǎo)入，則協(xié)助解決了這些問題。
工業(yè)等級設(shè)備 確保產(chǎn)線穩(wěn)定性
在工業(yè)通訊方面，凌華科技產(chǎn)品經(jīng)理楊家瑋針對EtherCAT提出相關(guān)看法，他指出工廠數(shù)位化已成趨勢，而數(shù)位化有幾個重點，包括從集中控制到分散控制、從機構(gòu)驅(qū)動到伺服驅(qū)動、由H2H到M2M、由單一設(shè)備到整合，這些趨勢的完成，都需要工業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn)來推動，就目前市場態(tài)勢來看，EtherCAT無疑是最受矚目的標(biāo)準(zhǔn)，楊家瑋表示，EtherCAT是專為FA與MA所設(shè)計的通訊標(biāo)準(zhǔn)，歐洲在8年級已采用，亞洲則是這兩年才開始陸續(xù)導(dǎo)入，凌華科技長期以來布局于工業(yè)領(lǐng)域，在EtherCAT已有完整產(chǎn)品，尤其在運動控制的投入更以超過16年，其EtherCAT搭配旗下運動控制產(chǎn)品，將提供市場最完整的解決方案。
制造系統(tǒng)的儲存解決方案部份，宜鼎國際協(xié)理李孟厚，指出工業(yè)等級與消費性儲存技術(shù)的不同，他表示物聯(lián)網(wǎng)概念導(dǎo)入制造領(lǐng)域已是大勢所趨，過去的工業(yè)儲存載體多使用傳統(tǒng)硬碟(HDD )，HDD雖然儲存成本較低，不過使用壽命與穩(wěn)定性均不適合工業(yè)設(shè)備，因此SSD問世后，快速成為工業(yè)儲存的主流。
而與一般工業(yè)儲存廠商多跨足消費與工業(yè)兩端不同，宜鼎國際始終專住于工業(yè)儲存領(lǐng)域，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工廠自動化、車載、航太、網(wǎng)通…等領(lǐng)域，所推出的產(chǎn)品包括Nano SSD、eMMC Card、PCIeDOM等，李孟厚表示，宜鼎國際除了產(chǎn)品供應(yīng)外，更重要的是提供設(shè)計服務(wù)，讓儲存裝置可貼身適合制造機臺。
機器人手臂是實現(xiàn)無人工廠的重要基石，臺灣愛普生科技資深行銷技術(shù)董正威在「智慧工廠產(chǎn)業(yè)機器人的應(yīng)用」議題中，介紹機器手臂在制造端的應(yīng)用，愛普生的機器手臂原為日本精工表的制程所用，后來應(yīng)用觸角逐漸延伸，目前包括觸控大廠的涂膠貼合、3C大廠的平板電腦與智慧手機組裝，都有采用其相關(guān)產(chǎn)品。
董正威指出，愛普生的機器手臂產(chǎn)品線相當(dāng)完整，從4軸到6軸皆有，其特色為無須整合不同品牌機器手臂、工程師無須學(xué)習(xí)不同程式與技術(shù)，可加快設(shè)計與應(yīng)用，且各機種零件統(tǒng)一，可降低備用品成本。
在工廠的安全防災(zāi)議題中，F(xiàn)LIR公司總經(jīng)理孫偉恩表示，工廠中的電器設(shè)備相當(dāng)多，而根據(jù)統(tǒng)計，火災(zāi)的主要發(fā)生原因中，電器過熱是最大原因，若能事先預(yù)防，將可大幅降低工廠的火災(zāi)發(fā)生機率。
他指出FLIR是全球最大的紅外線熱像儀廠商，其產(chǎn)品早已應(yīng)用于各制造場所，以往此類的產(chǎn)品相當(dāng)昂貴，因此導(dǎo)入器并不多，然而在價格快速下降與產(chǎn)品種類增多的態(tài)勢下，現(xiàn)在此類設(shè)備的售價企業(yè)已可輕松負(fù)擔(dān)，談到紅外線熱像儀在制造業(yè)的應(yīng)用，他指出透過紅外線熱像儀可快速偵測出各類設(shè)備的溫度，透過溫度的掌控，制造業(yè)者將可事先采取必要措施，降低火災(zāi)發(fā)生機率，打造出最安全的智慧工廠。
