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軟硬合體智慧製造平台化-虛實整合貫通產銷應用
 

【作者: 陳念舜】   2020年03月05日 星期四

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近年來在政府、法人大力推動智慧機械策略下,台灣機械業已成功奠定萬機連網的地端基礎,機械雲也趁勢扶搖直上;但未來製造業若想在更上層雲端運算服務或訂閱經濟掌握最大價值,仍有賴與國際平台接軌,並融入不同軟硬體工具,以貫通產銷垂直應用。


如因應近10年來「服務重於產品」的觀念席捲全球,「訂閱經濟」再度成為熱門話題,包含Amazon、Microsoft等軟體商爭相投入發展雲端訂閱服務機制,推廣SaaS/PaaS商業模式。但對於有意藉此推動數位轉型,並落實智慧製造的產業而言,過去商業軟體向來被視為公司資產之一,直到由智慧行動裝置Appstore帶動消費市場轉型,以及雲端運算能力提高,促進服務普及化,始得以被逐步接受。未來成敗的關鍵,端賴軟體背後能否通過與國際接軌的平台,虛實整合上層軟硬體工具,以發展大數據分析、人工智慧(AI)等產銷垂直應用服務。


其中「平台即服務(platform as a service;PaaS)」係屬一種雲端運算平台與解決方案服務,介於軟體即服務(SaaS)與基礎設施即服務(IaaS)之間,既讓使用者不必管理與控制雲端基礎設施,包含網路、伺服器等,還能加快開發SaaS應用的速度。


值得一提的是,由於製造業迎來數位轉型勢不可擋,還有越來越多的工廠實現自動化和互聯後,部份消費市場的技術也在智慧工廠中逐漸找到新的應用。例如擴增實境(AR)/虛擬實境(VR)在未來也有可能逐漸形成全球產業廣泛應用的創新技術,用在研發設計和人才培訓上,可藉此提高效率、安全性,或是改變製造業生態。


根據資誠會計師事務所全球聯盟所(PwC)指出,製造商日益擅長運用AR/VR技術,以強化組織內的數位連結(Digital Connectivity),2020年可望在提升製程效率、改善產品設計與開發、有效維護機械方面發揮重大影響力,約有1/3製造商已經或即將於未來3年內採用之。


另依高盛(Goldman Sachs)預估AR/VR產業在2025年將達到800億美元,而工程和製造業則是該產業的核心。根據美國設備製造商協會(AEM)認為,2020年拜5G之賜,AR/VR與網路安全(Cybersecurity)、預測性維護(Predictive Maintenance)、穿戴式(Wearable)等智慧製造(Smart Manufacturing)相關技術,可望成為主導製造業發展的關鍵趨勢。


尤其在工業領域,有效維護設備更是製造成功的關鍵,在邁向工業4.0時代,利用預防性維護分析製程中收集到的資料,並於設備故障前找出潛在問題即時解決,將能有效預測故障、減少作業中斷,進而支援即時最佳化維護作業,延長設備壽命。因此製造商必須掌握與了解所有的設備,收集與累積大量的設備運作即時資料,才能產生有效的預測性維護模型,預測越精確,前置時間便能越短。



圖1 : 在蒐集資訊時,若能透過AR直接把數位資訊即時疊加在人類觀看的真正實體上,將大幅改善人類吸收、處理資訊的能力。(source:realwear.com)
圖1 : 在蒐集資訊時,若能透過AR直接把數位資訊即時疊加在人類觀看的真正實體上,將大幅改善人類吸收、處理資訊的能力。(source:realwear.com)

然而,人類在蒐集資訊時,唯有透過視覺會立刻接收到大量資訊,但現在的問題是數位介面難以應用龐大資料庫,若能透過AR直接把數位資訊即時疊加在人類觀看的真正實體上,將大幅改善了人類吸收、處理資訊的能力,可見其後續發展潛力無窮。


此外,隨著IoT在工業應用上普及,帶動穿戴式技術在製造業的應用,讓組織能監測與提升工作人力的效率、生產力及安全之外,也能隨時收集有用的資訊、追蹤活動,依需求提供客製化體驗。


PTC掌握虛實整合平台 設計端納入AR與AI應用

在台灣已深耕26年的PLM軟體商參數科技(PTC)除了既有CAD/PLM等套裝軟體之外,近年來也陸續透過併購策略,經由旗下IoT平台(ThingWorx)逐步完善AR/AI拼圖,成為PTC未來面對從工業4.0數位轉型到5G議題的核心優勢之一。


PTC物聯網業務發展總監王寶慶表示,雖然該公司物聯網業務目前在台灣的主力客戶,仍以半導體產業較有企圖心,分散於智慧工廠底層(地端)PLC、感測器,到連結IoT平台等不同領域。但隨著長期耕耘台灣機械業,適逢二代接班後彼此觀念接近,並加入社群頻繁交流互動,近年來也發現有許多工具機及零組件、半導體、紡織業大廠躍躍欲試,盼加入AR或AI應用。


若選擇與PTC合作,既可避免從內部分割出去的SaaS新創公司,恐不容易受到同業信任而下單;還能預防若完全仰賴外部資通訊業者蒐集資料時,恐不了解個別產業的領域知識(Domain knowledge)價值,或使用者每天要面對的不同問題,ThingWorx還能讓客戶自主開發軟體,更快與外部雲端接軌。


而Microsoft的強項,在於office等消費性軟體居多,因此提供完整解決方案的附加價值,吸引了Microsoft在工業領域傾向與PTC合作,以解決業界對於資料上傳雲端的安全顧慮。PTC甚至還提供資料中心(Data Center)服務,讓願意採行SaaS商業模式的客戶,除了與Azure、AWS、阿里雲公有雲平台合作,由PTC扮演PaaS角色,不必自行安裝軟體到電腦,就能從雲端直接取得SI服務之外。


還能透過PTC協助其SaaS應用符合資安認證,經過資料中心交換的資料也不會受限。藉此使得AR可直接取得實際的資料,而不必假手Azure、AWS等其他平台重新轉檔,就能直接透過Hololens、realwear等AR載具結合安全帽,解放雙手操作。


王寶慶認為,AR比起VR市場規模有後來居上之勢,到了5G時代還受惠於頻寬增加與低延遲率,耗費資源更少,預估AR商機將在1~2年內達到高峰,之後就是百家爭鳴。主因即在於VR實境影像皆由虛擬而來,常受限於電腦運算能力,而無法在載具上顯示整體場域實境。AR則是在實境世界納入數位資訊,所以幾乎適用於所有場景,而能呈現真實資訊。


不僅在營銷、維護訓練等應用領域具有優勢,一旦機器出現問題之後,就能透過AR直接在維修工程師眼前呈現數位資訊,以供維修、拆檢,免去在機側或中控室的PC之間往返奔波。甚至在研發設計階段,待完成汽車、3C產品3D CAD圖檔之後,設計師只要發佈AR連結到客戶手機,就能直接在桌上顯示3D實境影像,直接點選並互動討論眼前產品,不必再像過去須等待上線交付客戶,才能溝通。


「人跟人的溝通還是以視覺最有效,而不易出錯。AR的設計場景與VR最大不同處,在於更著重在設計完成後,能以實景與客戶、供應商有效溝通,加速審查。」王寶慶表示。其實AR早在設計端應用行之有年,至今仍有許多軟硬體廠商皆號稱能發表AR解決方案,卻難以真正推出系列量產品。



圖2 : 對於汽車業產生的最大效益,便在於能縮短以往占去最漫長時間的「設計審查」階段。(source:cdn.unwire.hk)
圖2 : 對於汽車業產生的最大效益,便在於能縮短以往占去最漫長時間的「設計審查」階段。(source:cdn.unwire.hk)

關鍵在於唯有PTC率先從CAD工具的角度出發,並與IoT平台深度結合,讓開發者不必靠自行培養團隊或委外編寫程式,又顧及終端發布的IOS、Android、Windows介面龐雜。現在只要透過PTC提供的Vuforia Studio工具,就能從ThingWorx直接拖曳機台設備內的即時真實數據,比起VR更適合工業領域;接下來再交給客戶,專注於自行開發AR內容,待發布到其中之一的平台後,再分享到其他介面商品化,並持續推陳出新。


例如對於主要汽車業客戶所產生的最大效益,便在於能縮短以往占去最漫長時間的「設計審查(Design Review)」階段,得以在每輛車小改款之際,將數位模型直接疊加在舊車款上,在各種行動裝置上直接討論,明白與客戶想像中的差距;再經過AR註記,回到CAD設計工具修改、發布AR,而不必浪費時間往返,重新設計原型、打樣發布給客戶,再確認是否符合安規認證。


此外,隨著該公司產品應用越來越廣,自2019年開始跟進軟體業主流推行雲端訂閱制。王寶慶認為:「畢竟對於軟體業而言,訂閱制代表著持續營收帶來可預期的現金流,硬體亦然,降低對於軟硬體的定期更新或換機需求,又以IoT平台ThingsWork相較於其他CAD/PLM軟體,更適合自然轉移成Cloud business模式。」



圖3 : PTC透過平台,提供包含產品研發、售後服務管理與物聯網技術解決方案。(source:PTC)
圖3 : PTC透過平台,提供包含產品研發、售後服務管理與物聯網技術解決方案。(source:PTC)

雖然初期內部營銷人員、供應通路商難免會有排斥,但因為面對終端使用者的組織不變,只改變了後台應用的合約及收款方式,也花了一年時間與經銷商溝通,如今看到股價突破百元,並持續成長2~3倍,可見已受到市場肯定。目前ThingsWork也已建立ECO System,只要從中取得PTC認證軟體,都能支援硬體設備,連網即可取得資訊;SI系統整合商也能藉此導入ThingsWork平台,銷售完整IoT Solution,而被稱之為OEM模式,衍生出不同計價方式。


SolidWorks結合3D體驗平台 擴及非設計軟體應用

自從雲端服務帶動了訂閱經濟新模式以來,為上市軟體公司創造源源不絕現金流。達梭系統(Dassault Systemes)旗下SolidWorks公司每年定期舉行的全球用戶大會(Solidworks World)也在今(2020)年2月正式更名為「3D Experience World 2020」。


會中不僅傳承旗下SOLIDWORKS World超過20年的領域知識,期望藉由3D體驗平台與SolidWorks服務更深度整合與互聯,能簡化設計與創造過程,節省時間與成本,讓雲端協同可成為後續業者產品設計開發的新形態。並為了SolidWorks今年的新戰略布局,即從過去單賣3D CAD軟體轉型為PaaS平台服務商,以訂閱替代過往單機版本購買的方式,幫助客戶探索更多業務機會。


因此,有別於過去每當SolidWorks用戶需要使用該平台的其他非3D CAD設計服務,如PLM軟體工具Enovia、模擬軟體工具Simulia等,都須要額外添購,讓用戶在彙整跨平台3D設計、模擬資料,甚至是後續供應鏈、產品生命周期管理上很不方便。現在透過最新推出的3DEXPERIENCE WORKS商用解決方案,則可提供SolidWorks使用者更深度整合與互聯的自動化途徑,以簡化其創作過程,節省時間與資金,並在產品銷售策略產生新的商業模式。


如今SolidWorks針對3DEXPERIENCE WORKS產品服務推出新的分級制度,可由企業選擇三種不同等級的訂閱服務方案,分為基本功能價格的標準版(Standard)、加強3D建模功能的專業版(Professional)和更高價位的進階版 (Premium),並由Enovia、Simulia、DelmiaWorks的生產製造資訊等軟體工具提供設計協作相關服務,皆可於3DEXPERIENCE平台完成安裝、許可、更新及儲存資料。


SolidWorks用戶還能藉此,沿續使用其多年來一直依賴的桌面應用,在設計開發全新客戶體驗的同時,享有數位平台帶來的各種優勢,包含協作水準提高、易於使用的嵌入式資料管理、軟體自動更新,以及在同一位置隨時瀏覽最新專案資料的靈活性。



圖4 : SolidWorks公司每年定期舉行的全球用戶大會在2020年正式更名為「3D Experience World 2020」。(source:Dassault Systemes)
圖4 : SolidWorks公司每年定期舉行的全球用戶大會在2020年正式更名為「3D Experience World 2020」。(source:Dassault Systemes)

未來能選擇只適用於工作所需的應用,擴展其使用SolidWorks可開展的工作範圍,並提高工作品質,協助公司完成數位化轉型。達梭系統SOLIDWORKS執行長Gian Paolo Bassi表示:「客戶的需求不僅是單純的設計方案,他們希望在其製作的產品上獲得逼真體驗,這就需要更好的設計、模擬、治理管理和製造水準,最重要的是,需要與整個價值鏈進行協作。」


強調能讓每個人在3DEXPERIENCE平台上,概念、設計、模擬、製造、銷售和維護等各個流程所涉及的每個環節、都在連續的環路(loop)中互為一體,使之後所有的設計、模擬、ERP製造資料,都能統一存放在單一雲端環境來集中管理,以利後續分析使用;並使用3DEXPERIENCE平台在相同雲端執行介面上操作,或即時同步到最新版本;還包含了新一代設計應用工具3D Creator、3D Sculptor,能讓用戶隨時隨地在任何瀏覽器下運行。


結語

總而言之,目前無論是雲端運算型式中的PaaS或SaaS,皆可見在雲端訂閱制背後,都有賴專業團隊的重要性!透過PTC、SolidWorks分別透過不同併購策略發展,除了能提供有意投入發展SaaS服務價值的機械業製造或SI系統整合商所需PaaS平台之外,還有助於發展AI、AR等多元發布工具。


**刊頭照:(source:endivesoftware.com)


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