智能工廠引爆新一波制造業(yè)革命

英國(guó)人詹姆斯．瓦特(James Watt)改良了蒸汽機(jī)，引發(fā)了第一波工業(yè)革命，讓制造業(yè)從手工勞動(dòng)轉(zhuǎn)向動(dòng)力機(jī)器生產(chǎn)，引發(fā)人類歷史上第一波工業(yè)革命。

1908年，美國(guó)人亨利．福特(Henry Ford)的T型車上市，他以流水線裝配方式，改善了汽車生產(chǎn)流程，大幅降低了汽車的生產(chǎn)成本，讓汽車售價(jià)一夕間由原本的2,000~3,000美元，暴跌至850美元，這次的生產(chǎn)線流程革新，被視為第二次工業(yè)革命。

1975年，德國(guó)Honeywell和日本Yokogawa Electric分別推出自己的DCS(分散式控制系統(tǒng))，改變了當(dāng)時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行方式，讓運(yùn)算控制功能分布到系統(tǒng)各端，提高系統(tǒng)的整體效能，這是工業(yè)革命的第三波轉(zhuǎn)型。

以上這三波革命讓人類的工業(yè)產(chǎn)生脫胎換骨的大躍進(jìn)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與制造業(yè)原本即相當(dāng)成熟的自動(dòng)化方案開(kāi)始結(jié)合，2012年德國(guó)提出了「智能工廠」概念，透過(guò)大量數(shù)據(jù)的采擷與分析，改變了服務(wù)模式，也讓工廠真正朝智能化邁進(jìn)。　

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇與軟硬件技術(shù)的相繼成熟下，制造業(yè)已儼然進(jìn)入新的時(shí)代，智能工廠概念將在短期內(nèi)改變廠務(wù)系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)與思維，引領(lǐng)制造業(yè)進(jìn)入下一世代。

內(nèi)外環(huán)境改變 刺激制造型態(tài)轉(zhuǎn)型
「目前大家在談的智能工廠，主要包括三大架構(gòu)?！寡腥A智能副總經(jīng)理李守仁表示，這三大架構(gòu)分別為物聯(lián)網(wǎng)、海量信息、創(chuàng)新服務(wù)架構(gòu)，而這三大架構(gòu)構(gòu)筑成的訊息實(shí)體集成系統(tǒng)(Cyber Physical System)就成為現(xiàn)在智能工廠的建置主體，解決了現(xiàn)在制造業(yè)面對(duì)「生產(chǎn)資源調(diào)度」與「制程彈性化與客制化」的兩大難題。

架構(gòu)智能工廠概念的三大技術(shù)，并非各自獨(dú)立運(yùn)行，而是交叉運(yùn)用相互集成，讓制造現(xiàn)場(chǎng)的所有設(shè)備均可發(fā)揮最大效益，在此系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)位居第一線，負(fù)責(zé)訊號(hào)的擷取與少量控制。

物聯(lián)網(wǎng)透過(guò)大量布建的傳感器，密集擷取特定區(qū)域或物件的特定訊息，再將訊號(hào)回傳至后端系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)被視為繼PC與互聯(lián)網(wǎng)后，再一次改變世界的重要技術(shù)，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，從生態(tài)環(huán)境監(jiān)控到智能交通、智能建筑，幾乎無(wú)處不可設(shè)置。

在智能工廠端，物聯(lián)網(wǎng)成功應(yīng)用了近年來(lái)已然成熟的3D IC技術(shù)，讓傳感器內(nèi)可建入微機(jī)電(MEMS)，例如研華將傳感器與本身產(chǎn)品ADAM系列集成，集成后可讓ADAM同時(shí)具有控制、感測(cè)、通訊等功能，不必像以往感測(cè)與控制和通訊分開(kāi)建置時(shí)，需分別將訊號(hào)送至控制閥的復(fù)雜作法，而改以統(tǒng)一用工業(yè)總線負(fù)責(zé)傳遞，此一作法不但大幅降低了現(xiàn)場(chǎng)端的布線復(fù)雜度，對(duì)于系統(tǒng)成本考量也有助益。

Big Data改變服務(wù)思維
海量信息則是物聯(lián)網(wǎng)成形后所帶動(dòng)的概念，在這之前由于傳感器的布建數(shù)量有限，所獲得的信息量稀少，不足以成為決策分析時(shí)的有效樣本數(shù)，尤其是在制造端，單點(diǎn)的數(shù)據(jù)量?jī)H能反應(yīng)制程單一環(huán)節(jié)的狀態(tài)；然而當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)全面導(dǎo)入后，快速讀寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而累積的龐大實(shí)時(shí)資料庫(kù)，可以反映出制程系統(tǒng)的運(yùn)行全貌，讓廠管人員無(wú)論再第一時(shí)間處理事故或是后續(xù)研擬相關(guān)策略時(shí)，都有更精確全面的依據(jù)。

海量信息在智能工廠的主要作用在于，可充分掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的所有資源，但必須經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存與分析整理方能為客戶所用，進(jìn)行最佳化調(diào)度，因此如何應(yīng)用無(wú)疑是相當(dāng)重要的課題。

過(guò)去工控領(lǐng)域所應(yīng)用的資料采擷軟件平臺(tái)，無(wú)非是SCADA(數(shù)據(jù)采擷與監(jiān)控系統(tǒng))。李守仁表示，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用逐步擴(kuò)增后，SCADA所必須處理的信息量大增，因此平臺(tái)效能也必須同步提升，以WebAccess為例，利用本地SCADA RTDB實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)功能，每秒可讀取30萬(wàn)筆，同時(shí)寫(xiě)入20萬(wàn)筆資料，其快速的處理效能，讓必須24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的廠房，可以實(shí)時(shí)且全面的進(jìn)行監(jiān)控，也大量降低了資料傳輸所占據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬的困擾，加上原有冗余架構(gòu)(Redundant Architecture)使得資料的安全性更獲得了進(jìn)一步的保障。

相較于物聯(lián)網(wǎng)與海量信息，創(chuàng)新服務(wù)模式并非屬于技術(shù)面，而是供應(yīng)商對(duì)制造業(yè)者的服務(wù)再進(jìn)化，透過(guò)創(chuàng)新服務(wù)模式，制造業(yè)者可在最短時(shí)間內(nèi)，以適當(dāng)成本打造出全然符合需求的客制化系統(tǒng)，這些服務(wù)必須倚靠長(zhǎng)期耕耘特定領(lǐng)域所累積的技術(shù)做后盾，讓導(dǎo)入者可以選擇專為該領(lǐng)域量身打造，或可在短時(shí)間內(nèi)調(diào)整出符合導(dǎo)入者需求的系統(tǒng)。

智能概念帶來(lái)改變
仔細(xì)觀察過(guò)去三次的工業(yè)革命軌跡，可以發(fā)現(xiàn)所有的改變都不是一夕完成，而是經(jīng)過(guò)時(shí)間的累積逐漸改變，然而這次的變革會(huì)否與以往一樣需經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)型？在產(chǎn)業(yè)環(huán)境的變動(dòng)速度加快之下，制造業(yè)者的競(jìng)爭(zhēng)壓力加劇，加上智能工廠所需的軟硬件技術(shù)都已臻成熟，相信新一波工業(yè)革命不但已經(jīng)來(lái)到，而且不久后便可看到相關(guān)概念的落實(shí)成果。