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热门关键词: 工业物联网  中国制造2025  工业4.0  2025  机器人
工业4.0掀起智慧制造浪潮,除了德国制定出一系列政策之外,其他国大也动作频频,台湾的智慧机械政策的第一阶段在2018年开始啟动,透过产官学的合作,台湾制造业将加速转型。
工业4.0带来的智慧化概念,改变了全球制造产业,过去的自动化制造系统主要由马达、控制器等设备所组成,设备所产生的数据有限,更不用说彼此之间的讯息互通,后期乙太网路虽开始被导入工业领域,不过与上层的IT系统链接仍然有限,工业4.0则是让所有厂房内所有设备的状态都可被擷取、传输、储存、分析,系统再依据分析过后的数据,设定出最佳化策略,由於智慧工厂包含制造端的产线设备与厂房端的厂务系统,现在这两者面对的作业环境,变动的频率都相当高,因此智慧化系统必须随时掌握设备状态,弹性调整出最佳的运作模式。
 工业4.0
德国绵密计画,有效提升智慧制造效益
 
从德国政府的工业4.0政策就可看出相关架构,德国的政策主要是以CPS涵盖软硬两端的制造系统,透过绵密的通讯技术,整合系统中不同环节、体系的设备,并制定出检视目标,落实智慧制造愿景;德国的完整政策,让制造系统的效益可以进一步提升。
 
根据资策会MIC的调查报告指出,对制造业者来说,智慧制造最主要的效益还是在於生产力的提升,导入智慧制造系统后,生产力提升所产生的效益百分比将达32%,之后依序为显示关键流程的即时性与透明度的20%、改变整合与资讯交换能力的16%、协助管理需求12.5%、流程最佳化9.42%、帮助企业创新8.42%、帮助企业达成永续目标1.33%。生产力提升主要来自原有的自动化设备被进一步强化,受惠於表列下方的其他效益,如关键流程即时性透明度、改变整合与资讯交换能力...等因素,制程的速度与良率都可有效提升,让现场作业人员的工作掌握更轻易且更有效率。
 
除了德国外,各国也在2012年开始,陆续推动自己的智慧制造政策,例如美国的AMP(Advanced Manufacturing Partnership)、日本产业重振计画与大陆的中国制造2025、韩国智慧工厂普及与扩散推动等,台湾之前以工业4.0为蓝图制定出生产力4.0政策,新政府上任后,又将政策延伸改制为智慧机械的推动,并将之纳入「5+2」产业创新计画之一,希望可以协助产业界由工业2.0跨越至工业3.0,积极推动智慧机械产业。
 
工业物联网将成未来核心骨干
 
从架构面来看,无论制造端或厂务端,都是透过上层云端平台,分析底层的设备所传来的讯号,就此来看,这两类系统都是以物联网为主架构,但由於应用於工业领域,必须针对制造现场而有特殊设计,因此此一类型的物联网被称为工业物联网(Industrial IoT;IIoT),工业物联网被视为未来工厂的核心运作骨干,目前各制造设备供应商的产品研发,也都以此为目标设计。
 
从图3可以看出,与一般的物联网相同,工业物联网也需先在底层架构感测网路,不过除非是导入全新的产线,否则所有制造业者都必须处理既有机台的感测器建置问题,由於生产系统属於制造业的长期投资,使用年限动輒10年起跳,因此绝大多数之前採购的生产设备,都不会有感测器的设计,因此就有系统业者指出,如何在既有的设备上设置感测器擷取讯号,是现在制造业导入工业物联网系统最困难的挑战,后续的讯号连网、分析,甚至是AI的导入分析,对系统业者来说,反而不是太困难的事。
 
不过在厂商的努力下,现在市场上已有可从制造设备外部设置感测器,快速取得设备数据的解决方案,除了从设备外部侦测的方式外,在经过几年来的市场教育下,现在制造业对智慧化不但已有认识,而且开始有导入动作,也因此制造设备供应商也纷纷推出已内建感测网路的工业产品,台湾2018年开始啟动的智慧机械政策,就将针对制造业推动此类产品。
 
台湾啟动智慧机上盒政策
 
根据智慧制造办公室的计画,2018年推动9千台以上机器安装智慧机上盒Smart Machine Box(SMB),加装SMB后,让业者的设备可立即实现联网功能,以进行机器连线及收集生产资料,让生产管理变成可视化、生产排程优化,透过设备智慧化功能,将同时提升产品的精度、品质、效率以及可靠度,降低生产成本,提高获利及增加业者的竞争力。
 
目前台湾航太产业龙头厂商汉翔公司就以该公司8号厂为示范场域,透过SMB加工设备联网,结合厂内多机连线管理,达到生产资讯透明化、人机协作、机台健康诊断等,并延伸应用至台中水湳、沙鹿及冈山等三个厂区的机台联网,合计已扩充超过100台,提供3个厂区机台即时生产监控,后续可提供汉翔公司与参加「台湾航太产业A-Team 4.0联盟」的眾多协力厂商应用,可有效提升生产力,降低生产成本。
 
经济部在2018年已编列新台币2,000万元经费帮助企业导入智慧制造,将推动1,000台以上机械设备导入SMB实现设备联网,协助台湾业者立即具备设备连线设定管理、资料擷取与储存管理、完工计量管理等功能,政府并委託精密机械研究发展中心担任计画执行单位,就此来看,台湾的智慧制造脚步已经加快。
 
不过也有设备厂商指出,多数台湾中小企业在智慧化前身的自动化建置,非但尚未完整,甚至连初步规画都没有,对此状况,业界人士指出,随著消费性产品型态的改变,传统的生产模式已难以因应市场所需,包括大陆在内的各国制造商,都已开始积极布局智慧制造,未来的产业竞争将更严峻,近年来台湾政府与产业都有相关计画协助制造业转型,台湾业者可善用此一力量,提升降低企业转型的磨合期,深化本身竞争力。

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