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IPC技術成熟 智慧製造更具優勢

2018-11-16 13:27智動化

【作者: 王明德】

2018年11月第42期工業電腦
2018年11月第42期工業電腦
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台灣內需市場不大,外銷成為經濟發展命脈,在此態勢下,台灣廠商必須與全球各地廠商直接在市場上競爭,為加強競爭優勢,利用自動化技術來提升生產效率與產品品質,已成為台灣廠商主要的企業經營手段,近年來工業4.0概念興起,更成為製造業的重要趨勢。

工業電腦廠商布局製造業已久,雖然傳統自動化技術業者仍占有多數市場,不過近期的智慧製造講究IT與OT系統的鏈接,以PC Based為核心的工業電腦,已開始扮演成為兩大系統的橋接角色,透過OT與IT系統合流,讓兩大系統的資訊得以交流、運作得以同步。

圖1 : 以PC Based為核心的工業電腦,已開始扮演成為IT與OT系統的鏈接...
圖1 : 以PC Based為核心的工業電腦,已開始扮演成為IT與OT系統的鏈接兩大系統的橋接角色。(Source: Advantech)
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由於自動化系統涉及工廠生產,對系統的需求與架構都與一般IT系統不同,因此現有的作法包括兩種,一是維持現有架構,以乙太網路轉接器鏈接IT系統,另一種作法則是直接變動自動化系統,像是部分自動化大廠以PC技術為架構,採用Intel處理器,所設計的I/O埠也都為PC系統規格,在穩定性與相容性兼具的狀況下,也為市場所接受。

PC在製造市場攻城掠地

這種的概念就是所謂的可程式自動化控制器(Programmable Automation Controllers;PAC)類似,以PC技術來架構工業規格控制器,由於架構不同,因此與市場原有的PLC應用的對象也會有區隔,由於PAC的效能要比PLC更佳,因此在一些需要大量運算的領域,如視覺處理,就會用到PAC,而比較簡單的控制,則使用PLC即可。

就整體發展來看,自動化架構已逐漸往PC架構發展,主要原因在於PC技術的成熟。自動化生產架構一向講究穩定,如果系統故障將會造成生產線停擺,形成重大損失,因此各自動化廠商研發新產品時,都會將穩定度擺在效能之前。

而PC技術過去應用在消費性領域時,穩定度就飽受質疑,要在製造領域使用,使用者難免充滿疑慮,這也是傳統自動化廠商長期在自動化市場佔有優勢的主要原因。

不過這幾年PC技術漸趨成熟,穩定度大幅提升,尤其是問世較久的系統都已被長期檢驗過,逐漸獲得市場信任,突破穩定疑慮後,PC技術的高相容性、友善介面、短學習曲線的優勢就被突顯出來,成為產業的新趨勢。

無線技術漸受青睞

除了PC化之外,無線技術也逐漸成為製造業的重要設計之一,無線技術之所以受到製造業的青睞,在於可省下佈線繁瑣事務,與滿足即時性需求等兩項優勢,藉無線環境建置提升工作效率、增加產業競爭力及降低成本。

想要在不影響生產機器正常運作的前提下,在擺滿機械設備的工廠環境中拉設網路線路,宛如是不可能的任務;因此,企業多半會選擇無線網路,因無線網路除了能讓企業不需花費時間鋪設管線,也能排除惱人的雜亂線路,加上傳統使用RS 232傳輸線路連線,還需受限於一定的通訊距離,無線網路則可延長至50~100公尺,日後如變更機器擺放位置,將更具有彈性與便利,因此對於運作複雜的工廠環境與臨時工地而言,選擇無線網路是較佳的策略。

圖2 : 這幾年PC技術漸趨成熟,穩定度大幅提升,尤其是問世較久的系統都已被長期...
圖2 : 這幾年PC技術漸趨成熟,穩定度大幅提升,尤其是問世較久的系統都已被長期檢驗過,逐漸獲得市場信任。(Source: Robotic Industries Association)
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以CNC機台為例,傳統作法是工作人員必須使用1台PC或NB連接至CNC上的串列埠,再下載程式與規格到CNC機台,故必需拉設許多線路連接機器,讓工作環境變得相當複雜。但在使用無線網路後,透過無線網路將主控端電腦程式資料傳送到中介的固定或移動式無線傳輸器,之後再分別發送至個別的車床上,車床即可依照訊息執行所要求的動作,如自動切割成指令設定的尺寸,並回傳進度與良率等,改進了有線環境需要分別配線的缺點。

過去在工作現場受限實體線路不利移動的情況下,讓網路架構多為定點式設計,但在OT與IT系統的整合趨勢下,能在移動中利用無線技術接收、傳送數據資料,還可隨時隨地連回電腦主機更新、查詢資訊,如透過移動式設備查詢MES資料、廠內製造管理進度、資料回報,或是在廠房倉庫裡,加速貨物盤點與運送過程等應用,對製造業來說將更具有吸引力。

目前製造業工廠早已佈建實體網路線路,無需再次支付費用來建置另一套網路架構,因此製造業使用無線技術的動機非單純為節省佈線成本,而是基於對行動性的渴望。企業不再滿足於回到桌上、定點連接網路,轉而強調無縫隙環境與擁有即時解決問題的員工能力,未來也容易從IT躍升為行動化架構,因此透過無線傳輸方式將成企業主流。

製造流程和管理系統可說是位於多個專用網路中的「資訊孤井」,彼此相互隔絕,如果企業各部門之間相互隔離,員工就無法快速獲得所需的資訊,也無法作出完整的決策,因此將機構內分立的製造流程轉變為統一與和諧,隨時利用無線技術、手持設備獲取即時資訊的改變,不但提高員工移動性,也可增加連接性

IPC優勢漸趨明顯

要在生產現場佈建無線設備,製造業通常會有幾個疑慮,其中主要就是對於穩定性的要求,而除了穩定的要求外,尚可歸納出延遲性、干擾源與安全性等問題,這也是在工廠佈建無線系統時所面臨的問題。事前對於因應對策的思量縝密程度,將決定後續工作環境無線通訊系統表現的優異程度。

傳輸載具從有形網路線,轉變為無形頻率,不穩的現象也隨之增高,相較於校園、商業辦公環境,工業現場接受無線通訊成長步伐較為緩慢。無論何種產業,對於工廠每一流程間的協調度與穩定度皆是最高標準,在追求最合適、最穩定而非最新型機器設備的思維下,相對地造成無線網路成為企業主心中的次要選項,當製造業決定轉向投入無線通訊時,必須了解有些無法避免的問題需要調解與克服。

從整體發展趨勢來看,智慧化已成為製造業的既定趨勢,而智慧製造的兩大重點–控制與聯網,都將是系統建置的成功關鍵,相較於傳統自動化技術,工業電腦在這兩方面都有其優勢,而隨著智慧化的逐漸落地,此一優勢也將會越來越明顯。

**刊頭圖(Source: GE)

智動化

智動化SmartAuto 簡介 遠播資訊股份有限公司以經營國際化的電子產業媒體為目標〈全球中文文化性電子產業社群平台─Global E.E. Community Platform in Chinese Culturelization〉。並經由平面、網路與活動來積極達成本身的媒體功能,目前有《CTIMES零組件雜誌》、《智動化SmartAuto》、《CTIMES》網站、《SmartAuto網站》與「零組件科技論壇」等產品或媒介,其中「智動化 SmartAuto」雜誌以最專業、完善的內容,深入探討自動化產業的技術進展與應用趨勢,並加入觀點剖析與業界動態,讓讀者快速掌握自動化與智慧化產業的全貌,並以網路與平面雙重平台,提供詳實而綿密的產業訊息,「智動化 SmartAuto」雜誌將會是市面上唯一兼具深度與廣度的自動化專業媒體。

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