Top
產業掃描
迎合全球智慧製造浪潮 須加速打造虛實整合平台
2018.09.18∣瀏覽數:252

近年來在這波全球智慧製造的浪潮中,數位化(Digitalization)轉型是台灣推動智慧製造熱切 關注的議題之一,許多企業紛紛邁向此轉型階段,盼藉此為企業帶來更多生產優勢,例如縮 短上市時間、提高靈活性、效率及品質等。
◆ 特約記者 陳念舜

如依TrendForce旗下拓墣產業研究院在 今(2018)年8月指出,近年在工業4.0的浪潮 下,以機器人取代傳統人力的智慧製造已逐 漸在產業發酵,全球智慧製造產值將在2020 年達到3,200億元。拓墣產業研究院分析師劉 耕睿則從智慧架構切入,認為產業應先打造機聯網平台,利用設備連網擷取資料,實現 協同工廠,只是踏入數位轉型的第一步;接 著透過智慧平台串連各層面數據,並利用人 工智慧與各式演算法,讓數據在現實應用中 能夠發揮最佳效用,從數據整合陸續走向流 程整合、供應鏈整合、商業整合。

但他仍坦言:「現今市場雖是以數位化為 核心,進行企業轉型者眾,但從底層到雲端 串連資料仍是現階段難點。」包含因為互聯 網的本質在於線上虛擬世界的訊息交換與分 享,但工業互聯/物聯網則是物理世界的實 體設備/裝置,與虛擬世界資訊交互混合的 過程(Digital Twin),所以在接入標準、業務 模式、網絡拓撲、數據特性等,都有其特定 的要求與規範,才能從頭到尾串連起所有數 據,促使連接生產設備的營運技術(OT)和上 層工廠的資訊技術(IT)必須更積極融合。

然而,由於建置IT系統特性與OT系統大為 不同,前者需求為傳輸大量資料,可容許稍 微延遲;後者傳輸量不大,卻要求必須穩定即時,導致當不同系統的網路須互聯時,正 是許多軟硬體供應商面臨的痛點。目前國際 雖有多達40多種現場總線(Fieldbus)技術, 尚未有任何一種能覆蓋所有應用面,所以開 始出現了許多不同系統與工業物聯網平台, 且因為各自專精的領域、核心價值不同,未 來重要性勢必水漲船高。

對於解決方案供應廠商而言,平台型企業 的生態系、雲端基礎建設與軟體能力強,但 能否隨著垂直領域同步深化,將會是這類產 業成敗的關鍵;產品和服務企業,則須藉其 產品及延伸服務來實行客製化,系統整合能 力較弱,關鍵在於能否維持良善售後服務, 在市場競爭較為劇烈下,如何快速且持續調 整商業模式會是企業的主要挑戰;有意導入 的廠商選擇考量的工具則非技術新舊與否, 而是企業需求為何?劉耕睿強調:「未來企 業的數位轉型勢必培養自家數位領域人才, 而不能僅靠供應商insight。」

台北國際自動化展落幕 一窺Digital Twins最新發展
在今年「台北國際自動化工業大展 (Taipei International Industri-al Automation Exhibition」期間,西門子公司也特別將主 軸聚焦在未來數位化製造、自動化軟硬體整 合及工業物聯網等,並分為3大展示區:產 品製造工業(Digital Enterprise for Discrete Industries)、連續製程工業(Digital Enterprise for Process Industries)、數位化案例 (Digitalization Use Cases)。

台灣西門子數位工廠與製程工業暨驅動科 技事業部總經理席德塱(Tino Hildebrand)也表 示:「製造業在工業4.0以及數位化的趨勢下 帶來許多新興的商業模式,西門子更在此浪潮 中提出『數位雙胞胎』的概念。其應用於智慧 工廠中,既可讓企業透過虛實整合系統對新產 品進行生產模擬,以提高生產速度;同時達到 降低生產成本、原物料浪費的目標,對提升公 司競爭力將帶來極大幫助。」

推出高效軟硬整合系統 加速企業數位化轉型
其中,為了加速企業成功轉型成為「數位 企業(Digital Enterprise)」,西門子推出一系 列功能強大且易用的TIA數位化軟硬體技術、產品組合和具體服務,為客戶的智慧工廠奠 定了完善基礎,包含:透過模組化設計,以 縮短停機時間;並利用自我診斷、預知保養 功能,有效預測工廠設備品質,避免非預期 停機而影響到生產製程。

還針對大型驅動科技打造了SIDRIVE IQ 數位資料平台,經應用程式在1分鐘內蒐集現 場變頻器、馬達的所有資訊,甚至是備品清 單,達到數位化監控、分析的最佳成效,讓 驅動系統可以隨時隨地扮演數位助理角色, 在最短時間內回應客戶需求。

同時展示了許多在產品製造工業的數位化應用技術,無論在任何生產條件下,都能基 於數位化模擬生產,再經過ICT技術驗證整體 工藝內容、優化工廠製程,皆能符合成本效 益;最後才是用硬體實際製造、生產。例如 對於工具機產業而言,西門子也在中高階控 制器上加入許多IT軟體工具,可分別用於單 機(點)、生產線或跨國多廠區全面性整合, 提升客戶生產效率。

例如在模擬單機控制器的運作狀況,可 用來掌握機器運轉時的重要資訊和新開發 功能,如刀具壽命、N C加工程式內容及 預定時間等,以協助現場操作員快速掌握 狀況;進而調校、監控廠內所有生產線上 機台的聯動資訊,再上傳至辦公室電腦顯 示、管控機台稼動率,不必另行輸出工單 或更新版本,有助於減少每段製程可能發 生錯誤的次數。

數位雙胞胎虛實整合 打造物聯網雲端平台
另為了讓產品更快上市並兼具高品質, 讓企業主可透過數位雙胞胎(Digital twins) 虛實整合系統應用的概念,讓內部的機構、 電控、軟體於虛擬生產環境中協同開發,同 時將新產品的機械和自動化工程開發設計 工作流程作業最佳化;建立安全高效率的控 制程序測試模擬,預先找出生產過程中可能 面臨的種種問題;進而在設計階段便對生產 製程進行改善與修正錯誤,得以有效提升生產力、彈性及客製化生產,縮短人員培訓時 間,體現智慧製造價值。

如義大利知名汽車品牌瑪莎拉蒂(Maserati) 便運用西門子數位雙胞胎技術,成功將開發 時間縮短30%,並將整體上市時間從30個月 減少至16個月,創造出70,000種設計,以相 近的成本,製造比以往多出3倍的汽車產量, 有效提升產線效能及品質。

且因應現今無論是OEM設備廠商或End User,皆須蒐集現場、控制層、操作層的 大量數據來分析、累積用來優化生產線。 西門子現還推出了開放式物聯網雲端作業 系統MindSphere,以提供一個連結虛實 世界的工業雲,可供無限制檢視企業裝置 資產,執行數據分析、儲存,持續監控機 器性能,為數位企業轉型創建新興商業機會。

再利用MindConnect連線功能,以即時 監控、收集底層來自各能源計量、獨立驅 動器及輸送系統的狀態資料等相關數據; 再依照設定的間隔時間,將這些資料傳送至 MindSphere。透過工業用Apps分析,提高 產能、稼動率和良率,形成開放式平台服務 (PaaS),來建立強大的合作夥伴生態系統, 提供軟體開發商、使用者、營運者所需的客 製化服務套裝工具。

甚至能幫助業者於產線設置完成前, 即可在數位化流程中虛擬調試,並執行完 整的自動化程式驗證,先在辦公室電腦完成驗證機台、控制模組、設備,並加以調 機測試、分析、優化等90%工作,以確保 產能和效率,協助產業加速導入虛實整合 系統。現場遠從德國引進數位化示範機台 (Digi Demo Machine),便展示其採用一系 列西門子TIA數位化的應用案例,以及針對 產業機械的虛擬調試,讓使用者不用到客 戶工廠端,在辦公室即可以安全又有效地 驗證之前建立的控制邏輯,以達到虛實整 合。

面對產業未來若導入AI、C2B新製造等創 新科技或商業模式時,能否掌握大數據的重 要性更不言而喻,正推動工業網路通訊協定 不斷進步。西門子從2017年成立台灣工業網 路協會後,便致力於推廣國際工業網路標準 PROFINET、PROFIBUS進入台灣各個產 業領域應用,在今年台北國際自動化展也特 別結合現場、控制層到網路層的多樣產品, 以及多家協會成員與涵蓋系統整合廠商的資 訊,展出現今市場最熱門的話題「時效性網 路(TSN Time-Sensitive Networking)」、 OPC UA等眾多新一代工業通訊標準技術的創新應用。

席德塱表示:「在現今各類創新技術不 斷湧現的帶動下,中小企業創造許多新興商 業模式,並得以逐漸建構出工業4.0及智慧 製造的藍圖,台灣製造業者可以善用西門子 研發與創新的力量,加速其在工業4.0的進展。」

TMTS 展前記者會