工業(yè)4.0是全球製造業(yè)近年來最重要的趨勢，透過機(jī)器設(shè)備感測聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)分析所打造的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，已被視為製造業(yè)未來的主要架構(gòu)，透過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，製造系統(tǒng)將可達(dá)到效能提升與成本下降之目的。

泓格科技行銷業(yè)務(wù)處副總經(jīng)理鄭樹發(fā)指出，隨著工業(yè)4.0的來臨，智慧化已經(jīng)是當(dāng)今製造系統(tǒng)基本的規(guī)格與訴求，面對智慧化對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的衝擊，整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域也朝向如何提出更優(yōu)化、更高效能的解決方案。智慧化的要求讓硬體設(shè)備廠商和軟體開發(fā)廠商開始思索軟硬體整合的趨勢。

圖1 : 泓格科技行銷業(yè)務(wù)處副總經(jīng)理鄭樹發(fā)指出，隨著工業(yè)4.0的來臨，智慧化已經(jīng)是當(dāng)今製造系統(tǒng)基本的規(guī)格與訴求。（攝影／王明德）

因此，資料邊緣運(yùn)算（Edge Computing）處理的能力、降低資料在傳輸時(shí)的延遲性、即時(shí)處理大量資料傳輸、資料的取得與分析的精確性、雲(yún)端資料的傳輸及儲存的安全性都成為業(yè)界各廠商關(guān)心的技術(shù)話題。

以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)計(jì)算OEE

圖2 : 非預(yù)期停機(jī)會造成生產(chǎn)系統(tǒng)的鉅額損失，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)知診斷功能，可在設(shè)備出問題之前進(jìn)行維修保養(yǎng)。（Source: manex consulting）

從企業(yè)角度來看，設(shè)備綜合效率OEE（Overall Equipment Effectiveness）是製造設(shè)備的重要效能指標(biāo)，製造業(yè)的效率與OEE息息相關(guān)，OEE越低，企業(yè)的虧損機(jī)率越高，對此工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可透過設(shè)備數(shù)據(jù)的擷取，分析並找出問題所在。

OEE是透過時(shí)間分析、數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和改善方法，解決企業(yè)重點(diǎn)設(shè)備綜合效率偏低等問題，達(dá)到向時(shí)間要效益和降低生產(chǎn)成本的目的。OEE是一臺設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的能力，這些產(chǎn)品要符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在沒有中斷的情況下按計(jì)劃的周期生產(chǎn)，它是時(shí)間利用率、設(shè)備性能率、合格品率的乘積。每一臺生產(chǎn)設(shè)備都有自己的理論產(chǎn)能，要實(shí)現(xiàn)此一理論產(chǎn)能，必須保證沒有任何干擾和質(zhì)量損耗，OEE是衡量設(shè)備總體性能的關(guān)鍵指標(biāo)，讓管理者可以知道系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)間的狀態(tài)，並以此讓設(shè)備產(chǎn)生最大的時(shí)間效益，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)紀(jì)錄功能，就是讓OEE最佳化的工具。

目前臺灣製造業(yè)由於受到生產(chǎn)方式、人員素質(zhì)、物流、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、加工工藝等多種因素的影響，看似運(yùn)轉(zhuǎn)正常的設(shè)備並沒有發(fā)揮出最大的產(chǎn)能，而隨著企業(yè)的發(fā)展和不斷壯大，此一問題越趨嚴(yán)重，浪費(fèi)也越來越大，無形中給企業(yè)造成巨大損失，製造業(yè)要解決這一問題，OEE是必要概念。要對重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行OEE的計(jì)算和改善，必須先透過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的分析設(shè)備狀態(tài)，從而提升效能、降低成本；第二步則是擷取生產(chǎn)線的即時(shí)數(shù)據(jù)，建立起生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)，最後再分析設(shè)備的有效利用情況，從而最大化設(shè)備效能。

OEE數(shù)據(jù)收集是提高設(shè)備綜合效率最關(guān)鍵的一步，但多數(shù)製造業(yè)者即便導(dǎo)入，也因數(shù)據(jù)量不足、準(zhǔn)確性不高，導(dǎo)致計(jì)算出的OEE對實(shí)際工作並無任何指導(dǎo)意義，最後無從改善而流於形式。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，要選擇設(shè)置感測器以擷取OEE數(shù)據(jù)收集的設(shè)備，一般會是製造現(xiàn)場中的瓶頸或製程關(guān)鍵設(shè)備，過去的做法主要是讓作業(yè)人員收集和記錄數(shù)據(jù)，再由管理階層審核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，主要內(nèi)容則包括設(shè)備故障，換線、調(diào)整，啟動停機(jī)，速度損失、臨時(shí)停機(jī)，空轉(zhuǎn)，質(zhì)量缺陷損失等設(shè)備的6種主要損失時(shí)間，不過以人為方式記錄，錯(cuò)誤與漏失的比例偏高，最後導(dǎo)致OEE失準(zhǔn)，而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)透過電流的偵測，就可完整而正確的掌握所有機(jī)臺運(yùn)作數(shù)據(jù)，讓OEE計(jì)算更精準(zhǔn)。

善用市場資源 克服導(dǎo)入難題

製造業(yè)可透過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)臺數(shù)據(jù)偵測與紀(jì)錄，改善時(shí)間利用率，強(qiáng)化設(shè)備故障的管理，並制定出各種標(biāo)準(zhǔn)程序，縮短生產(chǎn)系統(tǒng)因換線與啟動所產(chǎn)生的損失時(shí)間，並制定出設(shè)備性能率，分析速度損失、小停機(jī)和空轉(zhuǎn)損失的原因並加以改善，在品質(zhì)方面，也可分析合格產(chǎn)品利用產(chǎn)線的時(shí)間，與不良品對產(chǎn)線造成的損失時(shí)間。

要讓OEE的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，物聯(lián)網(wǎng)是必要架構(gòu)，而打造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的首要工作，而目前再導(dǎo)入時(shí)，會遇到兩個(gè)主要問題。首先是相容性，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)必須在底層先建置感測網(wǎng)路，不過由於製造現(xiàn)場的設(shè)定，無論是品牌、型號、機(jī)齡都不一樣，因此相關(guān)設(shè)備的安裝難度極高，對此問題，目前市場上已有可編程功能的I/O控制器，系統(tǒng)整合廠商可透過高度彈性特色解決此難題。

圖3 : OEE是製造設(shè)備的重要效能指標(biāo)，製造業(yè)的效率與OEE息息相關(guān)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可透過設(shè)備數(shù)據(jù)的擷取，分析並找出問題所在。（Source: Siemens）

另一個(gè)難題在於通訊協(xié)定標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)4.0的概念是整合IT與OT系統(tǒng)，讓數(shù)據(jù)與訊號可以無縫流動，而這兩個(gè)系統(tǒng)各有其專業(yè)架構(gòu)，一直以來都是各自運(yùn)作，再加上OT系統(tǒng)本身也有多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，在此狀況下，兩者要整合難上加難，鄭樹發(fā)表示，OPC UA會是此問題的解答。目前OPC UA是工業(yè)領(lǐng)域要讓IT與OT系統(tǒng)整合的最主流跨平臺通訊標(biāo)準(zhǔn)，其開放性與整合性最高，透過此一標(biāo)準(zhǔn)介面設(shè)計(jì)的設(shè)備監(jiān)控軟體，可讓設(shè)備訊息無縫傳輸?shù)结岫说腎T平臺，作為儲存、運(yùn)算、分析之用。

觀察現(xiàn)在市場趨勢，鄭樹發(fā)認(rèn)為目前製造業(yè)者導(dǎo)入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能訴求，仍以機(jī)臺的預(yù)防保養(yǎng)與節(jié)能為主，由於製程運(yùn)作時(shí)，非預(yù)期停機(jī)往往會造成生產(chǎn)系統(tǒng)的鉅額損失，對此可導(dǎo)入預(yù)知診斷功能，在設(shè)備出問題之前進(jìn)行維修保養(yǎng)。

至於節(jié)能部分，電費(fèi)一直在製造業(yè)成本中佔(zhàn)有高比例，透過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感測器，將可偵測設(shè)備用電數(shù)據(jù)，並累積為歷史資料，後端管理者可利用分析工具，找出最佳的用電策略，例如避免設(shè)備同時(shí)啟動，讓用電量平均在與電力公司的契約電量下，以免產(chǎn)生不同用電峰值的高電費(fèi)。

不管是機(jī)臺的預(yù)防保養(yǎng)或節(jié)能，感測器都扮演了重要角色，感測器的建置也是建構(gòu)智慧製造系統(tǒng)的第一步，各類型系統(tǒng)與功能都需要建置感測器，而設(shè)備需要偵測的數(shù)據(jù)不外乎震動、電流、溫度，供應(yīng)商也已推出多種功能的感測器產(chǎn)品，不過從市場端回饋的訊息，可以發(fā)現(xiàn)供需兩端的訊息流動並不密切。

需求方的終端使用企業(yè)就抱怨，目前市面上的感測器均為單一功能，而部分領(lǐng)域像是高科技廠房，所需要的感測器數(shù)量龐大，採購價(jià)格會因此受限，因此目前的最大需求是高性價(jià)比的多合一感測器。其實(shí)目前市場上早已有多合一功能的感測器產(chǎn)品，但兩方的訊息顯然不對等，因此供應(yīng)商要掌握商機(jī)，這方面的訊息傳遞仍要多下功夫。

另外則是對系統(tǒng)導(dǎo)入的疑慮，尤其是未來若導(dǎo)入不同品牌、系統(tǒng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，雙方的整合、資安等問題，都有可能導(dǎo)致買方卻步。此外導(dǎo)入之後，系統(tǒng)功能與現(xiàn)場工作人員的工作如何重劃界定？工作界定之後，系統(tǒng)在廠房中特殊應(yīng)用所需的功能，也需以專業(yè)知識克服，而這部分就必須靠系統(tǒng)整合廠商與應(yīng)用企業(yè)雙方的密集溝通。

建置永續(xù)、安全的廠務(wù)系統(tǒng)

除了機(jī)臺的預(yù)防保養(yǎng)與節(jié)能外，廠務(wù)系統(tǒng)也是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用，廠務(wù)端所用的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與產(chǎn)線類似，都是透過感測網(wǎng)路傳送偵測數(shù)據(jù)，再由後端平臺管理分析，其不同之處只在於應(yīng)用目的，產(chǎn)線大多以提高效能為主，廠務(wù)則是降低成本。

廠務(wù)管理包括了廠房的能源、安全、燈光、環(huán)境控制等，以能源管理為例，「永續(xù)性」已被製造業(yè)視為重要的經(jīng)營方向，對環(huán)境有傷的製造業(yè)，像是製程中化學(xué)原料、特殊氣體等用量驚人的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，如何在兼顧環(huán)保永續(xù)的條件下使用這些資源，就一直是廠務(wù)系統(tǒng)必要工作，對此可透過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)，讓相關(guān)資源的用量更精準(zhǔn)、去向更透明。環(huán)保對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說，始終是重要議題，而不管是環(huán)保或是廠務(wù)系統(tǒng)的效益，現(xiàn)在各供應(yīng)商都已結(jié)合先進(jìn)技術(shù)並提出多項(xiàng)產(chǎn)品，協(xié)助高科技業(yè)者打造出最佳化的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)廠務(wù)設(shè)備系統(tǒng)。

就發(fā)展軌跡來看，製造業(yè)是臺灣經(jīng)濟(jì)的重要推手，不過在長年發(fā)展後，其營運(yùn)瓶頸已然出現(xiàn)，要突破瓶頸的最好方式，就是透過數(shù)據(jù)的分析，對經(jīng)營者來說，數(shù)據(jù)是客觀且具說服力，然而即便建構(gòu)了設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，但要從其中找出可用且正確的數(shù)據(jù)並不容易，也因此工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)才被視為未來製造業(yè)的核心系統(tǒng)，針對這部分，工業(yè)設(shè)備廠商長年深耕工控領(lǐng)域，都已累積了專業(yè)經(jīng)驗(yàn)與資源，業(yè)者導(dǎo)入時(shí)可善用其經(jīng)驗(yàn)作為助力。

除了軟硬體產(chǎn)品之外，系統(tǒng)整合廠商也扮演重要角色，透過系統(tǒng)廠商的經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)可因應(yīng)製造現(xiàn)場狀況，快速調(diào)整系統(tǒng)架構(gòu)，並提供設(shè)備數(shù)據(jù)的篩選建議，提供上層分析系統(tǒng)精確的數(shù)據(jù)，藉以做出精準(zhǔn)判斷。

工業(yè)4.0是臺灣製造業(yè)這幾年最重要的轉(zhuǎn)型潮，不過此一概念的體系龐大，功能繁多，多數(shù)企業(yè)主不知從何著手，就企業(yè)經(jīng)營面來看，要求的無非是投資報(bào)酬率，由系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)自己說話，企業(yè)便可由此掌握投入角度與資源多寡，然而要讓設(shè)定目標(biāo)可以落實(shí)，設(shè)備廠商的產(chǎn)品品質(zhì)與經(jīng)驗(yàn)是關(guān)鍵因素。

**刊頭圖（Source: Naviworks）