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施耐德工業4.0智慧製造論壇會後報導
用實踐檢驗概念

【作者: 王明德】   2017年05月23日 星期二

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工業4.0被譽為繼自動化技術後,最重要的工業革命,作為全球製造重鎮,台灣一直以來在製造領域投注了龐大心力,在此波浪潮衝,新政府也在2016年開始推動智慧機械,為讓台灣製造業者更深入了解工業4.0與智慧製造概念,全球自動化大廠法商施耐德電機在3月中旬,特於台北與高雄舉辦「從概念到實踐–施耐德工業4.0智慧製造論壇」,有別於一般工業4.0多介紹概念、趨勢,這次的論壇以大量的實務為主,為與會者深入剖析新世代智慧製造系統的建置要點。


智慧化翻轉製造思維

對於這一波巨大的的製造革命,工研院資通所智能製造服務系統組副組長張維仁在「工業4.0風潮下製造廠應有的策略思維」議題中,提出一系列看法,他指出,工業4.0不再是未來趨勢,現在已經成為製造業者的研發與策略核心,根據研究單位預測,在2020年,全球的數位化企業將超過72%,現在已有47%的製造商,期待強化產品的數位化,並藉此提升每年2.9%的額外營收。



圖一 : 工研院資通所智能製造服務系統組副組長張維仁表示,工業4.0不再是未來趨勢,現在已經成為製造業者的研發與策略核心。(攝影/林鼎浩)
圖一 : 工研院資通所智能製造服務系統組副組長張維仁表示,工業4.0不再是未來趨勢,現在已經成為製造業者的研發與策略核心。(攝影/林鼎浩)

他指出,目前多數製造業者並不具備資料分析能力,而此一能力是製造業降低成本、提高獲利的根本條件,因此他認為此能力的提升刻不容緩,尤其製造業是台灣的經濟命脈,台灣業界應快速加強這方面的能力,以因應未來的智慧製造浪潮。


對於工業4.0的發展,施耐德工業暨機械自動化事業部總經理李乾瑋指出,施耐德長期深耕業自動化,每年提撥營收5%投入技術研發,累積了相當豐碩的基礎,這些技術都已深入應用於各製造領域,隨著工業4.0與智慧製造趨勢來臨,施耐德將這些已獲市場實際驗證的技術,加上近年來研發有成的連網、管理、分析等技術,推出EcoStruxure平台。


李乾瑋表示,生產設備是製造業的營運主系統,所有的設計不但必須根基於實用性,也需為企業未來的擴展做準備,因此工業物聯網平台除完整準確的提供底層感測數據,這些數據也要成為企業主決策時的基準資訊,面臨競爭激烈的全球市場,工業4.0已成為製造業未來必然趨勢,李乾瑋建議製造業者,未來在建置製造系統時,將智慧化納入系統重點,而智慧化須完整貼合業者的製程,因此眼下的實用性與未來的前瞻性必須並重,以強化競爭力,站穩市場商機。



圖二 : 施耐德工業暨機械自動化事業部總經理李乾瑋指出,施耐德推出的EcoStruxure平台,將可協助製造業者快速建構完整個工業4.0系統。
圖二 : 施耐德工業暨機械自動化事業部總經理李乾瑋指出,施耐德推出的EcoStruxure平台,將可協助製造業者快速建構完整個工業4.0系統。

新世代製造設備現身

在新世代的控制器部分,施耐德業務經理謝昀哲則介紹了施耐德的Modicon M580,他指出Modicon是全球自動化業界首款PLC產品,其品質經過長時間淬鍊,已獲市場肯定,M580則為施耐德近期推出的PAC控制器,其功能再次進化,除了性能與可用性都大幅提升外,其漸進式無痛升級Quantum與Premium I/O模組,可讓導入企業不需一次性大量投入設備置換成本。


Modicon M580的另一個特點為豐富的通訊功能,可直接整合網路交換器、路由器、光纖轉換器、Wi-Fi無線模組、序列埠、CANopen模組等,使用者可大量減少電源供應器同時簡化配線,同步提升設備的效能與穩定度。


HMI部分,施耐德產品應用經理詹泰一則剖析了智慧機械的人機介面,他指出,過去HMI只單純作為人與機械的溝通媒介,不過隨著製造系統漸趨智慧化,機械不但仍須與操作者溝通,還需與周邊機械設備、上層系統等軟硬體鏈接,尤其是在工業物聯網的體系下,單純的資訊顯示與功能操作已不敷使用,未來的HMI必須負責監控系統設備的所有狀態,在節能概念中,HMI將記錄電壓、電流、功率、頻率等數據,在設備自我診斷功能中,HMI則可儲存設備的各種數值,例如透過馬達的震動紀錄,判斷其老化程度,在故障發生前即可維修或替換,詹泰一指出,施耐德旗下的HMI品牌Proface在市場行銷多年,已獲業界口碑,目前Proface的HMI都以有雲端功能,可無縫納入工業物聯網系統,讓製造設備更具智慧化。


節能一直是製造業者營運策略中極重要的一環,尤其近年來環保意識高漲,此議題更成為建置新世代製造系統時,必須正視的課題,施耐德產品經理陳建皓在「變頻器在工業程序的應用重點」中指出,製造業者有責任將能源設備高效化,就目前趨勢來看,未來IT與OT系統的整合已為勢然,所有設備的用電資訊都必須可由工業網路系統獲得,從而優化能源使用量與工業製程。


就目前能源使用狀況來看,電磁馬達佔了全球45%的耗電量,此外製造業的耗電則站60%,因此若能在電力節能部分有所成,企業與國家都可減少高額負擔,施耐德長期深耕電能領域,在馬達部分,提供了完整的解決方案,包括各種管理軟體、分析平台、啟動器、變頻器…等,陳建皓表示,在競爭激烈的環境中,節能系統可有效降低營業費用,同時提升製程效率,不過前提是該系統本身必須具有良好品質,否則將有可產生更大的能源耗損,同時造成資源的浪擲。


聰明掌握用電資訊

對於廠房的用電策略,施耐德產品應用經理王盈翔在「從廠房到產線的智慧電力管理」議題中直指電力的重要性,他表示工廠在建構廠房的電力系統時,必須注意三個部分,包括電力穩定性、電力成本、資產管理,穩定供應高品質的電力,將可確保製程良率與操作者的人身安全,成本部分,目前台灣尚稱電力充沛,不過電力公司都已有多種計價方式,採用已量計價的方式計費,廠商必衝充分了解本身的用電資訊,方能制定出最佳化用電策略,依產管理則是透過用電資訊,掌握資產設備的狀況。


在施耐德的ECO Structure架構中,已有提供用智能配電/控制架構,透過相關設計,管理者可有效管理廠內設備的用電資訊,用以調整行為,讓製程效能與成本運用同時達到最佳化。


對於電力管理,施耐德亞太區能源管理系統行銷經理陳如芃也提出相關看法,在「能源管理系統在工業4.0概念下的功能需求」議題中,他先以人力銀行中,某大半導體設備廠對廠務人員的條件需求為例,點出目前市場對電力設備需要的相關功能,延續王盈翔對於電力品質是製程良率重大決定因素的看法,陳如芃指出,目前製造業的IT與OT系統都已臻完善,不過兩套系統都有其專業,而未來IT與OT系統的整併勢在必行,兩邊的負責人員能否無障礙的密切溝通,將決定未來廠務電力策略的落實程度。


陳如芃接著表示,過去電力監測僅是廠務人員工作中的一小部分,不過隨著智慧製造時代的到來,未來這部分的工作將會變得更加繁複,包括從營運目標與效果檢驗、整體策略發展、預知未來能源用量與費用到與各層級的工作人員溝通等,都將是廠務人員的工作內容,因此完善的電力監控軟體會是未來必備的廠務系統之一,她以施耐德電力監控軟體PME為例,此平台經過多年發展,內建的功能都經過市場認可,其可視化介面,可讓廠務人員輕鬆管理廠內設備的用電資訊。


電力監控是工業4.0架構中的一環,就整體系統來看,目前製造設備仍有許多資訊尚未被擷取、蒐集、儲存,科勝科技副工程師吳昱賢針對「如何建構一個工業4.0的資訊整合平台」提出相關看法,他指出工業4.0最主要精神是透過資訊的善用,達到製程智慧化目標,而要達到此願景,製造上必須盤點自己的7大能力,包括智慧智慧製造與營運、產品開發與軟體工程、供應鏈透明化、設備聯網與系統整合、能源優化、創新商業模式、資訊安全等,例如在智慧製程能力,包括可預測製程、原物料與成本的潛在問題,提前預警並即時優化,減少停機與廢料成本,這些能力並沒有一致性的內容與做法,而是端視各廠房、製程的不同,審視本身需求,方能有所解答。


打造智慧、高效產線

在實際應用部分,施耐德技術顧問賴一寬博士,以化工業的智慧製造為例,提出相關看法,他指出,在2009年金融海嘯之後,一路攀升的原油價格,衝擊了各國的石化工業,面對市場的嚴峻挑戰,以智慧製造提升本身競爭力,已成為化工業者的必然之路,而化工製造的規模龐大、產線複雜,在建置前必須有審慎的考量評估,透過精準的模擬平台,將可讓化工業者確實掌握未來生產狀況。


他以英維思(Invensys)的OTS (Operator training system, Dynsim)與RTO(Real Time Optimization)兩套系統為例指出,這兩套系統都經過長時間的市場驗證,可針對化工業不同時期的產線設計,計算出最佳化條件,其中OTS經過高精度的計算,可協助操作人員進行精確的模擬訓練,RTO則透過龐大完整的韓式庫與數據資料,並佐以友善的圖形化介面,協助管理人員,讓製程最佳化。


在系統上線後,後續的維修服務也相當重要,施耐德服務事業部技術顧問吳享倫以「善用服務打造穩定製造系統」為題,介紹施耐地的產品服務機制,他指出,隨著機台的使用日久,維修成為必然,但維修有多種方式,一種是緊急維修,也就是發生故障才作,這類型作法無法預期的停機時間,難以掌握損失成本,第2種是預防性保養,一般是1~2年進行定期保養,依時間週期更換零件,可增加設備的生命週期,第3種是預測性維護,管理者根據實際情況,進行維護,可讓時間排程更有效益,同時讓備品管理更高效。


就上述3種方式來看,預測性維護無疑是最佳做法,不過這種作法需要相當高的專業,若企業的體系不大、資源有限,最佳的作法仍是尋求協助,針對設備的後續維護,施耐德提供了專業的軟硬體服務,可讓廠商減少相關人員的成本開支,同時保障自己的設備投資效益。


**刊頭圖:(攝影/林鼎浩)


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