地雲引擎技術 與異地資訊整合應用

文◆工研院智慧機械科技中心 智慧製造技術組 數位製造技術部 工程師 陳韻巧
工研院智慧機械科技中心 智慧機械技術組 智能化軟體技術部 副工程師 林勇志

在全球經濟局勢動盪、俄烏衝突與美中貿易戰持續的背景下，供應鏈重構為橡塑膠產業帶來新挑戰與契機。臺灣廠商須強化全球布局，聚焦高附加值循環材料研發，提升競爭力。隨著汽車電動化、包裝與製造業成長，全球橡塑膠產業2023 年產值達25,582 百萬美元，預估2024 年將成長6.7%。面對變局，臺灣業者積極拓展東南亞與歐洲市場，並導入工業4.0 技術重塑價值鏈。在此趨勢下，協助國內吹瓶設備業者進行數位轉型、導入機聯網稼動可視系統與地雲引擎平台，有效實現異地資訊整合與即時監控，強化國際競爭力與市場擴展潛能。

地雲引擎平台技術輕鬆達成跨產業機聯網和落地應用

在金屬加工產業中，發那科、三菱、西門子、海德漢、新代等品牌的機聯網技術已相當成熟。例如透過VMX SMB 可將各家控制器整合於單一介面，使用者能依資料路徑（Data Path）取得特定機台數據，實現跨品牌一致的資料讀取與處理方式。當應用於如吹瓶機等專用機時，除了需與主流控制器通訊外，亦常透過PLC（可程式控制器）作為核心控制，需經由PLC獲取相關資訊。工業PLC 提供豐富的乙太網路通訊功能，如TCP/IP 與UDP 協定，支援高速傳輸與遠端監控，用戶可透過協定遠端讀寫PLC 資料。地雲引擎平台即提供三種通訊介面，依需求設計API對接，實現橡塑膠產業資訊模型資料的存取[1][2]。目前地雲引擎平台已整合多種SMB，支援對接PLC 通訊模組，如三菱MELSEC、西門子S7、Modbus等，使不同PLC的數據處理與應用開發更便利。無論泛用或專用機，皆可藉由SMB 高效整合數據，成為多元控制器環境中統一資料管理的理想平台。

在機台資訊整合方面，PLC 除了負責監控和記錄機台的作動資訊與相關警報訊息，還會整合各種周邊感測器的數據，包括溫度、壓力、限位開關、電錶等設備的資訊，這些感測器的數據通常為時序資訊，透過DAQ client 達成更高速傳輸的要求，從而實現對整個機台系統的全面監控與數據收集，我們能夠取得機台運行的完整資訊，供後續的SCADA（監控與數據採集系統）進行可視化呈現，以便營運人員能夠直觀地監控和分析機台狀態。具體實施過程中，在地雲引擎平台上開發一款名為「UTDC自動資料蒐集服務」的應用程式，透過該應用連接SMB 的PLC 通訊模組，實現與目標裝置的數據連線，此應用程式會自動讀取PLC 內部的資訊，並根據事先定義好的對應關係，將這些資料寫入資料庫的相應欄位，如圖2 所示。在這個過程中，建立一套詳細的對應表格至關重要，該表格描述了如何將PLC 讀取到的資訊與資料庫進行對接，並規範批次處理的步驟，這些規範的內容包括PLC 位址、資料型別（如Bit、Word、DWord）、小數位數、資料表名稱、資料欄位名稱、存取模式（Read/Write）、更新模式（Insert/Update）以及更新條件（Period/Change）等參數，這些配置能確保整個數據傳輸過程的一致性，並且使得後續的數據管理和處理更加有效率。

基於 OPC UA 協議的 Server APP，目的在透過 SMB 的PLC 通訊模組，對機台的運作資訊進行高效收集和集中管理。地雲引擎主要基於 OPC UA 通訊框架，參考了 EUROMAP77、82.1、82.2、82.3 等針對橡塑膠設備所訂定共通訊資訊物件的規範來建立資料模型，涵蓋了機台的基本資訊、設備配置、注射單元、模具、驅動系統等關鍵數據元素，這些數據經過標準化處理，形成統一的結構，使得在不同品牌和型號的設備之間能夠實現一致且無縫的數據交換與整合管理，提升了系統的操作性和靈活性。除了標準化數據模型，該系統還能透過地雲引擎支援多機台資訊的同步上傳至雲端平台，如圖3所示。

根據地雲引擎管理器所設定的設備清單，系統可自動調整連接的機台數量，確保根據需求動態增減設備，靈活應對不同規模的生產場景。為了保證數據的即時性，應用程式會定期自動更新資訊，確保 OPC UA Client 程式能夠獲取最新的機台狀態和運行訊息。使用者如需進一步存取和分析資料，可以自行開發 OPC UA Client 應用，或使用現有的OPCUA Client 工具來連接和管理數據，無需額外開發就能直接進行數據監控與分析，這種靈活且擴展性強的設計，使得系統不僅滿足了不同設備之間的數據整合需求，也為後續的數據應用提供了強大的支撐。

跨區異地資訊整合應用

國內吹瓶設備廠商將自家自動化製造流程分配到五個系統項目，如圖4所示，包含(1)入胚系統透過輸送帶將瓶胚從料桶至整列機，再將瓶胚自動排列成序後，以單道送胚；(2)公轉系統將單道上的瓶胚運送至加熱系統；(3)加熱系統批次加熱瓶胚至目標結晶溫度；(4)成型系統將加熱後的瓶胚送至模具中，鎖模後，執行吹瓶成型(5)出瓶系統完成瓶身成型後，運送輸出，與後段製程設備銜接。

上述系統皆為自動化常見類比I/O、實體類比旋鈕、指針式/LED 表頭，不利數位轉型，故透過地雲引擎進行導入資通訊技術資源，如圖5 所示，助於後續發展智能加值模組和產線營運服務平台來因應上述改善需求，例如數位化HMI 降低調機難度和維護成本；線上運轉監測系統監測溫度、壓力、限位開關、電錶等確認執行動作無誤，如發生問題除了現場三色燈警報外，並透過主動通報系統與廠商客戶同步通知，將問題及時排除，降低對量產線的衝擊。稼動率可視化系統建置，預期即時稼動與OEE，落實現場透明化，提升決策評估反應速度。接續並延伸至多設備、跨區來強化吹瓶設備廠商自動化吹瓶產線服務，打造吹瓶產線營運服務平台，如圖6所示。

稼動率可視化系統的設計目的在提供一個即時且全面的生產監控平台，整合數據視覺化、歷史數據分析與異常預警功能，協助企業高效管理生產運作。系統核心功能包括即時監控設備狀態、視覺化呈現生產數據與分析歷史紀錄。使用者可透過網站儀表板查看各設備的關鍵指標，如稼動率、運行時間與停機原因，這些資料以圖表方式展示，便於快速掌握狀況與問題。系統支援多層次用戶權限管理，操作員、管理者與維護人員依角色獲得不同資料存取與操作權限，保障數據安全並提升效率。在整廠瀏覽介面中，客製化呈現如總效率（OEE）、每小時瓶數（BPH）、每日產量等重要指標，方便管理者即時掌握全廠狀況。點擊單機圖示可查看機台詳細資訊，包括PLC 與HMI 版本、瓶胚參數等，協助技術人員判斷機台運行狀況。進入機台履歷畫面後，如圖7、圖8所示，系統以圖表顯示每日運轉時數與統計數據，包含稼動率與總效率，協助識別效能瓶頸與異常情形。這些歷史資料分析有助於優化排程與設備策略，有效提升整體生產效能。

在生產環境中，主機通報機制具備即時反應與集中管理能力，可大幅提升生產效率與安全性。當設備發生故障或異常時，系統能即時發送警報，協助操作與維護人員迅速處理，降低停機時間與事故風險。該機制支援遠端監控，讓管理者即使不在現場也能獲得即時資訊並做出干預。此外，系統具自動化處理功能，能發送故障報告與啟動維修程序，提升處理效率與準確性，並保留詳細記錄，利於後續分析與改善，提高生產透明度與維護效果。常見通報方式有 LINE Message 與 Email。LINE 具即時性與互動性，能快速推送通知，適用於需即時回應的日常操作；Email 雖即時性較低，但更適合傳遞正式、結構化內容，支援附加報告與長期存檔，適合記錄保存與正式通報。因此，應依實際需求選擇合適的通報機制。

此外，系統提供 WebAPI 介面，強化數據存取與應用整合能力。外部應用如 MES、ERP或其他自動化系統可透過標準化API 快速存取即時與歷史資料，進行分析、可視化或報表生成，如圖9 所示。管理者可查詢設備稼動率、運行時間與停機原因，技術人員則可掌握故障與參數資訊，進行預防性維護。API 支援JSON 等格式，資料傳輸輕量且易解析，提升系統靈活性與擴充性。

上述之外， 地雲引擎透過遠端容器服務(Remote Docker)，透過地雲引擎管理器，達成遠端部署、地端維護保養等需求。設備廠商也能透過地雲引擎的第一手資訊，來遠端協助客戶使用端快速聚焦問題，大幅降低空間限制與時間成本，如圖10、圖11所示。

結論

透過智慧機械雲標準 RUNTIME 提供地雲引擎技術，使臺灣針對具有領域知識的開發者所開發的APP能擴大使用範圍，更容易跨越以往各家封閉系統藩籬，讓更多臺灣生產製造廠等終端用戶有更多元的選擇、快速導入應用，完成數位轉型。標準通訊亦提供業者快速取用應用程式並可針對產業之需求靈活運用，快速擴大目標市場之產業效益與規模、提升為具有國際競爭力的標準辦本，另外標準 RUNTIME 環境中提供之共通應用軟體開發工具，也協助機械產業具備自主之雲端服務技術，引領業者開發應用服務，轉化產業為製造、系統整合、軟體服務 TURNKEY 解決方案之提供者。