近年來智慧化成為各產業的熱門議題，而智慧化願景要落實，必須根基於自動化技術，從實際應用面觀察，自動化系統必須附加在某個技術上，促使此技術改善品質、提昇效率，因此自動化技術所產生的價值，容易被看見、計算，智慧化系統與之不同之處，在於智慧化是藉由開創全新系統提供全新的價值，以打開另一個全新市場，而以製造業來說，工業物聯網仍屬於自動化範疇，要真正達到智慧化，必須倚靠之後雲端平臺與AI技術的導入。

視覺技術進化 檢測快速穩定

工業物聯網的系統建置目標，聚焦於製造業前端設計與後端製程系統，用以提高產線彈性，現在市場上的工業物聯網作法有兩種，一是設備中建置感測器，感測器可快速判斷工件的類別，改變生產方式，不過一旦所需處理的工件種類變多，這需要系統複雜度也必須同步提昇，另一是將產線系統設備模組化，一旦產品或製程將產線拆開重組，即可組裝成適合的生產系統。

這兩種方式都會牽涉到不同系統的整合，一是視覺技術，品管是最後產品品質最後把關的環節，在機器視覺技術未臻成熟之前，過去一向以人力為主，以太陽能、LED產業為例，就有超過20％的人力投注在此，不過產品檢測單調且冗長的作業模式，容易使操作者出現疲勞、注意力分散等問題，現在機器視覺技術逐漸精進，足以擔當產品檢測重任，因此可以被導入產線以提高了產能、降低成本。

圖1 : 工業物聯網全面串聯製造現場的設備，將是智慧製造的骨幹系統。(Source:eInfochips)

目前機器視覺化的檢測作法，是將視覺感測器與鏡頭，直接建在系統設備上，當產品傳送至該站時，即可被檢測，這種作法的好處是可以全檢，不像一般用抽檢的方式，產品品質可全面獲得保障，另一個優點是速度快，可加快檢測速度。

視覺檢測是現代自動化系統相當重要的部份，而此一技術也是現代與傳統自動化的主要差異，20年前機器視覺因技術尚未成熟，與自動化系統整合的難度相當高，就算整合進去，判別速度也有限，不過隨著視覺演算、判斷法則的進步，再加上現在PC的強大功能，未來視覺檢測會大量應用在各類製程。

就整個歷程來看，視覺檢測在2000年開始被大量應用，當時主要應用領域是PCB（Printed Circuit Board；印刷電路板）與FPD（Flat Panel Display；平面顯示器），不過主要都用來做瑕疵檢測，隨著技術進步，現在的視覺檢測功能已不再只侷限於此，包括尺寸檢測與顏色、條碼、車牌等辨識都已能勝任，其應用也仍不斷擴大，例如以前立體工件的量測，必須將物件放至3D設備進行掃描，不過這類掃描會有尺寸限制。

另外，現在視覺技術也可用來進行定位與尺寸的量測，例如工研院機械所就曾接過過國內馬達大廠的案子，利用視覺技術檢測馬達內的線圈，由於受測馬達的線圈相當大，整體長度超過2公尺，這種產品對於尺寸的準確度要求相當高，因此在繞線完後，必須確定尺寸的正確與否？對此，工研院就特別開發專屬機臺，用視覺檢測大型馬達線圈尺寸，馬達的尺寸量測非常複雜，不僅是3D量測，還有曲度、各個旋轉的R角等，這些複雜的尺寸量測，以前用人工，光是一個線圈就需要數小時，而機械所開發的機臺，只要在2～3分鐘可完成，大幅提昇了量測效率。

製程監控 提昇產線彈性

除了這類量測外，另一種視覺應用是與機器人整合，進行定位、導引，過去機器人動作時，因沒有視覺配合，必須事先規劃行徑路線，因此應用不但大為受限且缺少彈性，若工件規格有所變化，就必須更改程式，在機器人身上加入視覺裝置後，由視覺感測器可回饋訊號，讓機器人自主判斷工件的形狀、顏色、位置，即便尺寸、位置更動，也不必重寫程式，如此將可大幅提昇自動化產線的彈性。

圖2 : 工廠生產現場中，所有的細節與狀況都有可能干擾、延滯系統的建置，然而這也是製造業者數位轉型之路必然要面對的課題。(攝影／王明德)

在製程監控方面，工業物聯網系統可透過感測技術進行節能與效率兩種監控，由於這方面的監測，其物理量通常都不太好量，因此多採間接量測，例如工具機裡的切削力量測，不是將感測器設置在基座就是在刀具底部，再利用推論模式推測出所要的數值，這種推論模式，是利用過去累積的資料，來預測下一步的狀況，以進行控制、補償，藉以提昇準確率。

監測部份，現在業界的研發走向是設備預診，此作法除了建有歷史資料庫外，還可依據資料庫進行預測，例如若發現系統性能除線問題，就可由此系統推算出可能出錯的系統環節，這種預測診斷的功能，主要是根據既有資料來預測系統未來的性能與狀況，並診斷系統中未來的可能損壞部位與時間，讓設備廠商可提前備料、維修，這類系統在大型設備如核能、大型風力發電等相當常見，一般來說，越大型的設備，對預測診斷的系統需求會越高。

與既有設備介接 啟動智慧願景

現在工業物聯網的另一個研發重點，是系統的通訊介面串連，目前製造設備中，最完整的通訊介面是國際半導體協會所訂的SECS/GEM通訊協定，幾乎所有的半導體機臺都會內建此介面，由於半導體產業發展相對完整，因此目前PPV設備自動化生產線上，已引進相同的通訊介面，未來LED機臺也可能採用，未來各類型的生產機臺，也會有類似的共通介面。

隨著製造業的廠商規模增大，機臺數量勢必會越來越多，在整合概念下，各機臺之間的通訊互連已是必然，而機臺互連設計時，與其要重新研發新技術，不如沿用已有的成功標準，在此情況下SECS/GEM的應用領域將會越來越多，目臺灣許多大廠如臺積電、聯電，國外如Global Foundry、三星，都已導入相關通訊產品。

經過過去幾年的市場教育，工業4.0現在已開始進入實質導入階段，而工業物聯網是工業4.0的基礎架構，系統建構時必須與現有設備全面串接，對製造業者來說，這是工廠生產的第一線現場，所有未能掌握、意想不到的細節與狀況，都有可能干擾、延滯系統的建置，然而這也是工業4.0中所有智慧願景的啟動點，因此製造業者若要走上數位轉型之路，這是必然要面對的課題。