因應當前國際淨零碳排趨勢，除了在工業上帶來龐大節能省水壓力，未來還有商業上智慧城市及建築等應用領域，亟待流體機械設備廠商支援。除了如國內外泵浦大廠發表最新產品及解決方案外，也有業者提供工業物聯網AIoT模組，以協助傳產業者延伸價值鏈。
目前不僅從半導體製造到食品飲料加工等領域的諸多製造業，在營運期間都難免會經常需要大量用水與用電，直接或間接造成了大量廢水及排碳。尤其臺灣又是全球最大半導體製造國，平均每座半導體工廠每天用水約2萬公噸，相當於一個5.8萬人口城市的每日用水量，對於業界需要穩定且大量用水的生產製程，有賴流體機械業者提出最有效率的處理方式。
全球水處理解決方案領導廠商葛蘭富（GRUNDFOS）則在近期慶祝該公司全球首款立式多段離心線上型泵浦CR系列問世50週年，其主要用於供水、水處理及幾乎大多數工業解決方案，包括高壓、高溫、危險、易燃和腐蝕性液體等應用領域，迄今已在全球售出超過350萬臺。同時發表目前最大尺寸等級的CR 255機種，可供應400N-m的最大水壓，以及高達每小時320m3流量，足以滿足約9,500人的用水所需；在加壓泵浦供應等工業製程上，類似大型葛蘭富CR泵浦的工作效率最多可提高30%，可望將立式多段線上型泵浦的節能與效能標準提升到新境界，為業界奠定世界級的節能效率里程碑。
| 圖1 : 葛蘭富近期發表最大尺寸等級的CR 255系列立式多段離心線上型泵浦，可供應高達每小時320m3流量，足以滿足約9,500人的用水所需，最多可提高工作效率30%（source：directsensors.grundfos.com） |
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新一代葛蘭富CR系列泵浦還強調更為節能，從葉輪、導葉到入口、出水口、套筒到擴散器的最佳化液壓設計，得以發揮世界級節能效益。因為耗電成本約占產品生命週期成本90%，能效更優異就代表可以節省更多成本；CR泵浦又具備體積小巧的優勢，安裝上比起其他泵浦設計更簡單，從而提升成本效益。
另受惠於葛蘭富在模擬設計、材料、測試與生產階段採用最先進技術，通過10,000多次成功模擬，以及在投入量產之前進行了嚴格的實際測試，比起舊款產品更加可靠耐用之外，還配備了預測監控功能，得以24小時全天候追蹤泵浦的運作狀況，並在第一時間提醒使用者可能出現的製程失效，減少代價高昂又不必要的停機維修時間。
進而善用在世界級泵浦系列產品中，模組化程度最高的優勢，增添了更多選配件，光是CR系列就提供了數百萬種相關選項，方便使用者按照個人設計的獨特規格與應用需求，建構客戶專屬的葛蘭富CR泵浦。
臺灣沉水泵大廠跨域合作 佈局智慧城市商機
此外，基於現今智慧城市課題，未來將透過大量物聯網裝置和感測器，串接實體並交換資訊，若能讓抽水泵具備智慧監控功能，即可轉型智慧應用。臺灣沉水泵浦大廠河見電機也順勢推出泵浦雲端智慧售服平臺，除了在泵浦重要部位加裝馬達熱保護器、軸承溫度、進水感測器等，依序落實第一階段數位化，導入泵浦智慧監控盒；第二階段智慧化，執行泵浦異常偵測；以及第三階段雲端化，打造泵浦智慧雲端監控系統。
進而導入聯網功能，可使新設或既設泵浦快速升級為工業4.0設備，與智慧型手機等遠端智慧終端設備相連互動，進行遠距診斷、故障排除建議。藉此於遠端即時通報泵浦內部重要元件過熱或進水，包含溫度、電流、電壓開關等運轉狀況；當運轉值超過上限時，立即示警告知，在驟變值超過上限時緊急告示。
河見電機公司總經理方柏宜進一步指出傳統泵浦營運的現行作法，都是定期保養，常導致保養時間未必能與零件真實消耗情況相吻合，而希望能改為依照泵浦現況，動態調整保養時間。倘若人員巡檢過程未能完全掌握，也能讓巡檢過程更聚焦，不要等到故障發生才維修，恐造成更大損失。現在只要泵浦一旦發現異常時立即檢視，避免損失擴大；若無法長時間停機，或須另外添購備品，也能藉此實現有計畫性停機。
進而提高妥善率，投入研發智慧泵浦雲端架構，河見電機並為此申請傳產技術開發CITD輔導案，以協助傳產轉型。利用售服系統加以管理，記錄泵浦的運轉數值；運轉資訊透明化，降低售後服務人員的負荷；主動建議用戶更換零件，避免發生重大損壞，降低維修成本。
| 圖2 : 河見電機最終目的是透過泵浦智慧化結合雲端智慧售服平臺，構成完整監視檢測診斷系統暨解決方案，將泵浦使用經驗升級，從「製造導向」逐步轉型為「服務導向」角色。（source：i0.wp.com） |
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透過跨域合作結盟神通電腦等4家廠商，將智慧泵浦安裝在國立科學工藝博物館建立試驗場域，甚至將運轉狀態回傳河見電機監控管理，投入研發規劃。期望帶來的產業效益有跨域合作成功，以突破發展瓶頸，提升國際競爭優勢；強化產品價值，透過SI與資訊服務業者合作，建構售服平臺，在產品面凸顯其優勢價值；讓業者瞭解數位轉型重要性，透過供應商逐步影響，引領產業升級。
最終目的是透過泵浦智慧化結合雲端智慧售服平臺，藉由系統即時管理，當泵浦運轉狀態發生異常時，系統具備即時告警和預警功能，再結合告警記錄、維修履歷、操作手冊與聯絡人群組等，構成完整監視檢測診斷系統暨解決方案。讓用戶透過物聯網突破空間限制，達成最佳調度，大幅降低非預期停機造成的巨大損失，將泵浦使用經驗升級，從「製造導向」逐步轉型為「服務導向」角色。
網聯科技導入AIoT模組 開拓智慧建築及城市應用
近年來從工具機產業出身，積極推廣跨域AIoT模組化生態系平臺TANGRAM的網聯科技（NETIGATE）公司執行長林鼎皓也因此積極思考設備、零組（配）件廠商在邁向工業4.0方向的加值因應之道，並為此成立無排他性、開放架構的TANGRAM物聯網聯盟。
既對應市面上各式各樣通訊協定，來協助不同產業的設備、零組（配）件廠商加速轉型升級。同時結合產官學研等相關資通訊人才組成團隊，來解決工業現場設備製造Maker、系統整合（SI）和使用者End user等跨領域不同階層應整合的問題，希望看到的資訊和權限有別，並快速融入客戶的產品，創造次世代價值。
尤其是順應現今業界對於特殊客製化生產線、彈性化速度要求越來越快，甚至希望以5G無線設計來取代傳統實體線路趨勢。TANGRAM也積極透過軟硬體模組化，讓更多廠商在最短時間內佈建物聯網產品，以克服目前自動化程度越來越高的產業生產狀態、非預期性停機風險和損失成本，以及須耗費大量人力與時間控管，卻無法取得現場資料優化管理，須備有物聯網規劃及研發人力等難以推動的重重門檻。
林鼎皓也在過程中發現，許多大廠雖然早在5~6年前即投入工業4.0、物聯網領域，卻發現不符投資報酬率。因此，仍有賴第三方介入提出共通標準與協定，以加速設備廠商或SI系統整合商整合技術，減少開發專用感測器、設備等成本，提高使用者導入意願?！溉裟苡稍O備製造廠商來提出共通標準、定義規範顯得非常重要，才有機會打破Domain knowledge界限，越早加入者的話語權越大，更符合所關注的重點功能。」
尤其是自工業4.0落地應用近10年以來，設備稼動率成為王道。林鼎浩認為，當歐洲大廠已將諸多量產設備移至亞洲生產，再自行投入開發高階客製化產品，建立硬體模組；以及2011年再加入軟體模組後，便構成引領德國中小企業發展方向的工業4.0策略，使得收集模組化數據成為重點，現今工業物聯網對於軟硬體整合格外重視。
TANGRAM也順勢推出包括SPOT數位感測器、移動型智慧工業物聯網閘道器、Square One機邊系統、Gateway機聯網應用服務主程式庫等解決方案。強調讓客戶不必將所有原始資料（raw data）都上傳雲端，只要經嵌入邊緣運算（Edge computing）載具即可得知結果；同時融合機聯網OT+IT工具，才能真正協助提升客戶產線價值鏈，促使製造業開始積極投入開發App，整合智慧行動裝置隨時監控。
即使客戶不願連網曝露在資安風險下，所有設備廠商仍可整合邊緣運算等資通訊及App，並視客戶需要，隨時支援資料收集分析雲端服務平臺，提供所需維修服務。甚至可將資訊回傳設備廠商，以因應次世代設備製造業要解決的不只是少量多樣，而是產能過剩問題，必須精準掌握客戶需求，以預估最佳產能?！?/span>
目前TANGRAM規劃的雲端平臺架構包括：IoT+AR簡易排除故障；IoT+AI瞭解設備使用狀態，並導入Machine learning功能，接下來也會積極協助業界建立共通標準。主要目的係藉此整合IT+OT+CT+DT領域，透過TANGRAM對應感測器、物聯網收集（Collect）大量數據，再經WiFi/BLE/NB-IoT/5G等連結（Connect）通訊介面，將資料回傳伺服器主機；透過平臺工具及各領域專業技術分析（Analyze）並記錄，以提供使用者具價值性功能。
特別是透過App結合IT功能模組，以快速建構控制器（Controller），進行簡易主動控制概念，讓設備製造廠商不再像過去只能被動接受客戶要求改善，將設備馬達功率越做越大。直到近幾年來開始佈建IoT，才發現是客戶使用習慣有誤，開始導入AI演算法及邏輯判讀分析結果，自動排除錯誤流程；輔以AI建模等工具，快速變更設計及生產製程，以符合目前更短的產品生命週期要求。
但林鼎皓強調，TANGRAM的IIoT產業架構核心並非PLC、SMB，而是在OT端零組（配）件結合感測器，再透過行動裝置App掌握設備運行狀態。倘若客戶允許，就能隨時利用CT連上雲端。他認為：「物聯網其實不難，重點在於建立生態系，串聯跨領域和不同階層Information model，還涉及權限問題，而影響客戶使用體驗?！宫F已導入眾多工商業設備零組件應用，包含商用濾水器、環控系統、智慧建築大樓水泵系統等，藉著TANGRAM建置IoT功能，使得模組化變得相當重要。
TANGRAM則包括13種物理量感測器、27種應用功能模組，可以串聯泛工業領域不同機臺，成為設備優化最佳夥伴。再透過手機App及雲端平臺作為串連客戶、產品使用TANGRAM的最重要載具及入口；提供加工現場慣用殺手級應用功能模組，建立設備運行狀態資料收集和分析平臺、示警通知，優化現場加工製程；且所有智慧物聯網都可OTA，每當有新功能模組或演算閥值上架，即可快速部署到相關加工設施及零部件裝置上，更新韌體和參數。
尤其是儀表板（Dashboard）模組功能非常重要，讓客戶可以自行挑選設備、感測器並排版，進而指定要檢視的相關連設備資訊，一旦定義完成Information model，就能一次串連設定、出貨所有零組件資訊，而不必任何編程；再透過WIDGET快速整合成油壓單元，將所有資訊回傳，教導如何維修；未來還可望加入QR-code支援智慧物流，用來判讀對應的SOP資訊。
至於AR則是客戶直接從TANGRAM平臺下載，不必透過App，只要隨時隨地執行更新流程，全世界客戶都能得到最新保修SOP。當IoT Cloud與AR、AI整合，就能從傳統週期性保養改為條件式＋預測性設備維護，量化資訊及傳承經驗，創造製造現場無限可能。
總結
| 圖3 : TANGRAM的IIoT產業架構核心並非PLC、SMB，而是在OT端零組（配）件結合感測器，再透過行動裝置App掌握設備運行狀態，現也導入智慧建築大樓水泵系統。（攝影：陳念舜） |
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目前物聯網監測系統該解決的是傳統零組件出售後，往往就像斷線風箏的問題，若能透過TANGRAM技術蒐集並提出保養建議，利用零組件廠商更能掌握真實壽命及性能的優勢，進一步確認機臺穩定性；並將相關數據傳送到雲端平臺分析，讓設備廠商可進行跨領域、不同階層整合Information model、AR，對使用者也能避免自動化產線停機。
「重點並非加裝感測器，而是要真正瞭解客戶對於設備的痛點，從問題的現象逆推回去解決，可見raw data對於AI演算法的重要性。」如同汽車油表就是一種感測器，但客戶最關心的其實是剩餘公里數，過去工業設備及零組件通常以運轉時數來評估使用壽命，未來也應該比照現今汽車原廠保修的服務，提前預告何時該更換新品，而非等壞了才修！
*刊頭圖（source：smbsector.com）
