智慧工廠:工業未來大趨勢

2015-05-07 16:46:45

智慧工廠在德國工業4.0計劃下開始獲得企業關注,工廠智慧化的過程中,勢必得面對各種溝通、連結及如何適當應用的問題。在工業物聯網的帶動下,廠商必須依循或建立一套共通平臺,并確切了解自身智慧化的需求為何;而智慧化的內容則是著重于機器與機器、人與機器之間的智慧互通,以及機器設備的自我調整與自主反應,讓廠商能夠有效降低成本、節能、提升生產力及產值,臺灣廠商才能在競爭環伺的市場中脫穎而出。
隨著世界各地工資上漲、勞工意識抬頭、缺工等問題逐漸增加,加上智慧聯網及物聯網時代到來,智慧工廠議題趁勢而起,近幾年開始受到重視,甚至許多廠商也大力導入各種自動化與智慧化系統,希望藉由科技力量來解決人、機器及整體系統間的溝通與運作問題,使廠商可以提升效率與產值,對員工也能提升工作環境品質及準確性。
工業4.0的誕生
智慧工廠真正受全球廠商關注來自德國于2012年制定的工業4.0計畫,德國軟體公司SAP前執行長Henning Kagermann為最先提出工業4.0想法的開創者,而SAP在之后的相關推動中也的確多有著墨。對于工業4.0計畫,德國總理梅克爾也相當支持,更希望能藉由該計畫讓德國與歐洲各國制造業再次振興,歐洲也希望能藉由工業4.0計畫,在2030年前讓制造業所占GDP,從目前15%提升到30%。
工業4.0即為第四次工業革命:第一次工業革命在于利用機械取代人工;第二次工業革命則是生產設備動力的改變,使用電力幫助更大量的生產;第三次工業革命則是開始利用電子設備、ICT技術及自動化系統導入;而第四革命講求的則是智慧化生產,也就是利用各種整合感控系統,結合以人為本的方式進行更為靈活彈性的制造,并利用資通訊科技、云端運算與商業分析達到快速調整及策略訂定的目標。
根據上段所述,智慧工廠可達到快速調整及優化升級的目標,主要做法也已經從純粹的自動化取代人工,轉換成更為智慧化的人機協同,人不再提供單純勞力,而是做為決策及管理者;機器設備則擁有快速應變及多方溝通能力,人與機器所扮演的角色與功能都有大幅度演變,如此能更加貼近現今需求快速變動的市場。
可自主調整廠區與產線之產能配置、調整上下游供應配送、可自主優化生產環境之資源與能源配置、可輔助人員正確完成各種操作與組裝、可即時逆向追蹤生產進度與履歷。這些都是未來智慧工廠得以達到的目標與理想,不但能節省大量時間,也能大幅降低各環節間的溝通與變動成本。
根據調查,智慧工廠市場規模2014年約167億美元,2015年預估會增加至180億美元,到2018年則有機會達到235億美元,年成長率約保持在7~11%。
從工業4.0到智慧工廠
德國工業4.0的發展最終目標就是智慧工廠,其中最重要的就是網宇實體系統(Cyber-Physical Systems,CPS)的導入。CPS為一整合運算、網路通訊與實體環境于一體的多維度復雜智慧系統,也就是利用結合后端運算平臺、現場感測器與致動器,在物聯網的基礎架構下進行實時(Real-Time)的動態控制與服務。
CPS技術可進行編程、記憶與儲存能力,并可結合感測器和通訊技術,嵌入CPS的實體設備可連結到網路,不同于大多數嵌入式系統只著重在計算能力,CPS也可讓實體設備同時具有通訊、精準控制、遠程協同與自主反應運作。
該技術讓實體設備得以更智慧化,機器與機器(M2M)間可進行獨立交換訊息、觸發行動與相互控制,不但大幅改善制造過程、材料用生產過程、工業用工程,也讓供應鏈與生命周期管理更加有效率。

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