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東海專欄
發展與活用IoT創造數據價值 以工具機的實體系統為例
2019.04.12∣瀏覽數:57


東海大學精實系統團隊核心成員。歷任連豐機械設計工程師,友嘉實業研發部課員、課長、經理、 協理,事業部副總經理等職務。大型研發專專案的FMS主導性新產品、五軸加工技術暨加工機業 實踐與輔導。 界科專計劃主持人。近年積極致力於工具機業,精實製造管理、產品開發管理與電腦系統導入之實踐與輔導。

將IoT(Internet of Things)應用在產線自動化,可以取代或節省人 力,讓作業順序、方法完全一致,用控制的方案將製造設備整合起 來,效益穩定可預期,在批量生產的環境,投資效益明顯可見、容 易被採納。從經營管理的思維,應用IoT取得設備運轉實態資料,讓 製造決策與過程更有智慧,提升大量客製化(mass customization)的 製造能力,用數據創造設備效率、健康與經營管理的價值創造,目 前還有很大的成長空間。

2019年3月4日的台北國際工具機展(TIMTOS),以「工業4.0、 智慧製造」為主題開展。參展廠商聚焦在設備自動化、設備效率、 設備智能化等以IoT 技術為基礎的解決方案,譬如,網宇實體系統 (CPS ; Cyber-Physical Systems)、機聯網(IoT)等產品技術,和 OEE(overall equipment effectiveness,整體設備效率)的設備管 理。將整機廠和模組廠整合起來的智慧產品發展平台,以及將設備 連起來的供應鏈整合平台,則是活用IoT的價值方案。

客戶願意加價購買有IoT的工具機嗎?工具機的IoT要如何加值, 才能真正幫客戶賺到錢,創造供需雙贏?以下用發展和活用IoT、為 客戶創造價值來回答。

發展IoT 跨平台的資料交換能力
工具機業在控制系統封閉與應用資訊技術萌芽的年代,透過Bit(位 元)的方式得到控制信號,將Bit組合為Byte(位元組)得到運轉實態 資料,來完成自動化控制與系統整合的目的。近30年來由於控制器 的開放,以及通訊技術的發展,在通訊標準平台(OPC UA ; Open Platform Communication Unified Architecture)助燃下,設備控制信號、運轉實態資料,可以在更短時間內,得 到更多、更完整的資訊。

工具機的使用壽命很長,透過整修、改造可 以再延壽。智慧製造的實體系統導入數位化 時,需要用不同方式,滿足不同層次的需要, 解客戶的痛。在加工廠使用中的設備,應採取 追加方式,達到線上即時收集資料的IoT功能, 將設備運作實態數位化。設備供應商目前正在 銷售的產品,則採取局部設計變更方式,將數 據採集感測器與設備的關鍵功能模組融合,讓 產品可以追加IoT的選項功能,供客戶依據需 要選購。新開發的設備,應將創造顧客數據價 值的功能,規劃為可以選擇的套餐,提供差異 化的選擇。譬如,生產效率類、設備健康管理 類、製造履歷類等,客戶可以根據導入智慧製 造的階段需要,加價選購。

實體系統的設備資料上傳到雲端,是智慧製 造的基礎建設。在開放共享的思維下,數位資 料要能在不同系統間交換,才能發揮最大的價 值。以加工廠內CNC設備的智慧工廠資料為 例,工廠內的所有工具機,不論搭配何種CNC 控制器,透過OPC UA的架構,都可以將數位 資料收集到同一個平台或製造雲內,且智慧製 造的控制雲,也可以對廠內所有設備下達執行 指令。

數位資料要可以攜帶、分享,才能在不同系 統間發揮相同的價值。實體系統的設備資料交 換模組(或稱讀寫模組),是IoT基礎建設的方 案。資料交換模組,它的作用就像翻譯器,讓 設備的基礎資料,跨越不同系統、平台,可以 相互溝通、無縫接軌。

數位資料的取得、交換,是產品的IoT技術。 活用IoT,數據應用可以讓產品技術創造更大的價值。
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