物聯(lián)網(wǎng)啟動(dòng)數(shù)字轉(zhuǎn)型 開源方案成新趨勢

預(yù)防性維護(hù)可望提高機(jī)器和廠房的使用壽命，大幅降低非預(yù)期的停工風(fēng)險(xiǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)不只有助了解重要流程和系統(tǒng)狀態(tài)，亦方便連網(wǎng)裝置、機(jī)器、傳感器互相通訊，無須人力干預(yù)即可主動(dòng)優(yōu)化制造流程。

根據(jù)Packaging Europe報(bào)導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)通訊以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)為基礎(chǔ)，但舊版網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv4僅提供43億個(gè)地址，早在2012年就用盡，后來只好建立新版網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6，提供絕對足夠的地址，下一步就是設(shè)法應(yīng)付大量的信息流。

物聯(lián)網(wǎng)主要為了取得資料，以預(yù)防性維護(hù)(PM)取代被動(dòng)性防護(hù)，透過監(jiān)測異常震動(dòng)、溫度和耗電量，趁危害發(fā)生之前發(fā)出警告。多虧分析仿真軟件，傳感器所偵測到的異常狀況得以接受實(shí)時(shí)評估或可視化，引導(dǎo)機(jī)器或工廠管理者展開遠(yuǎn)程介入。

拜超高運(yùn)算效能、智能分析和有限元素分析(FEM)和仿真軟件所賜，仿真結(jié)果有助于做出準(zhǔn)確預(yù)測，例如重要零件還有多久的壽命，為維護(hù)作業(yè)注入全新的觀點(diǎn)。

預(yù)防性維護(hù)可望提高機(jī)器和廠房的使用壽命，大幅降低非預(yù)期的停工風(fēng)險(xiǎn)，提升營運(yùn)和生產(chǎn)的安全性，維護(hù)成本也會(huì)大幅降低，否則每隔一段時(shí)間就更換零件，部分零件或許堪用，只因?yàn)槿狈煽康男袨閿?shù)據(jù)，就這樣白白浪費(fèi)掉了。

隨著機(jī)器和廠房的效能、彈性和智能不斷提高，人機(jī)接口(HMI)也必須相應(yīng)升級，HMI硬件正是大多數(shù)人所熟悉的觸控式終端裝置，例如智能型手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)，換言之，人類可基于既有的知識，來管理這些智慧機(jī)器和廠房。

為了方便操作起見，圖形用戶接口(GUI)應(yīng)運(yùn)而生，主要仰賴直覺圖形元素而非程序語言，用戶無須接受特殊職業(yè)訓(xùn)練或?qū)W習(xí)程序語言即可上手。

HMI也要因應(yīng)不同使用者的需求、技能和權(quán)限做調(diào)整，例如每位使用者只會(huì)看到符合他職責(zé)范圍或當(dāng)下狀況的資料?，F(xiàn)代HMI還要兼顧能動(dòng)性和一致性，方便用戶透過行動(dòng)裝置來遙控機(jī)器和設(shè)備，大幅節(jié)省時(shí)間和交通成本。

未來HMI還會(huì)借助3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)，猶如相片逼真的呈現(xiàn)機(jī)器、廠房和零件，這有賴3D CAD和仿真分析軟件，以數(shù)字分身(digital twins)技術(shù)繪制整套制造流程的虛擬模型，還開放脫機(jī)設(shè)定程序，在虛空間測試各種營運(yùn)模式。

由于這些模擬設(shè)計(jì)近乎真實(shí)，無須進(jìn)入實(shí)際制造階段，即可發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或弱點(diǎn)，有助于縮減前置作業(yè)時(shí)間、加速研發(fā)，節(jié)省資源、能源和人力。

不過，機(jī)器制造商仍有接口尚未統(tǒng)一的問題，因此開源方案成為一種新趨勢，工業(yè)自動(dòng)化互操作性標(biāo)準(zhǔn)OPC UA便是一例，可串連不同制造商所生產(chǎn)的機(jī)具，以認(rèn)證、授權(quán)、加密和數(shù)據(jù)完整性來確保安全。

目前仍有不少老舊的機(jī)器、生產(chǎn)線、壓縮機(jī)，但這些裝置不一定會(huì)被數(shù)字轉(zhuǎn)型洪流所淘汰，如今有不少升級改裝的方案，讓企業(yè)以更低的成本邁向工業(yè)4.0時(shí)代，享受物聯(lián)網(wǎng)所帶來的嶄新制造模式。