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智慧传动元件可靠SaaS加值维运
使用者采行No-code串接微服务

【作者: 陳念舜】2021年10月26日 星期二

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相较於现今所谓智慧传动元件,除了智慧感测器、传动元件等硬体,并透过物联网来实现数位化之外,使用者还应思考该如何化繁为简,整合在末端感测器、机上盒搜集来的数据,再上传战情室、云端,透过串接SaaS微服务来创造差异化,降低售服维运的成本。


早在2012年台湾率先引进工业4.0核心网宇实体系统(Cyber-Physical System ,CPS)以来,便有高圣精密机电公司(cosen)与美国辛辛那提教授李杰合作,开始投入研发智慧带锯机,可透过人工智慧演算法、模型来分析工业大数据,让客户可在生产过程中,、更精准预测带锯机和刀具的使用寿命与切削数据。


但是当时因为工业4.0概念在台湾尚属萌芽初期,市场上几??没有案例可供叁考,光是第一步安装感测器,就让高圣着实下了一番功夫。「未将工具摆放到正确的位置上,是很多制造业者得不到工业4.0效益的原因之一,因此从感测器的选择开始,其实就是一门学问。」高圣精密机电执行吴迎帆表示,所以早期该公司在机台上布建多达18个感测器,直到经过不断地调校、分析,最後才定义出振动是观察机台健康的指标,并从中筛选出最关键的3个点位。


以及後续DMG Mori集团虽然在2015年与德商舍弗勒(SCHAEFFLER)合作Machine 4.0计画,在义大利米兰EMO展出原型机的验证机台,号称将所有与生产过程相关的轴承位置都直接整合成了60颗独立的感测器,包括:轴向力感测器(X-Y-Z轴承)、震动感测器(主轴、滚珠螺杆与NC旋转工作台)、干涉感测器(主轴)、温度及油脂感测器(NC旋转台)、膨胀感测器(主轴)来测量各处数值。惟其最终目的,仍是为了验证关键元件是否安装在正确位置,以对於工具机有更好的程序控制、机台运作监控、预防维护与能源管理等加值功能,而非用来实际销售。


可见「内行的看热闹,外行的看门道」,无论对於整机或传动元件厂商而言,在机台上安装感测器的数量多寡其实并非重点,唯有能藉此取得真正有用的数据,以有效降低保养维修及营运服务成本,甚至是从一开始的设计开发才是关键!



图1 : DMG Mori集团虽然在2015年与德商舍弗勒合作Machine 4.0计画,在义大利米兰EMO展出原型机的验证机台,号称将所有与生产过程相关的轴承位置都直接整合成了60颗独立的感测器。(source:ien.eu)
图1 : DMG Mori集团虽然在2015年与德商舍弗勒合作Machine 4.0计画,在义大利米兰EMO展出原型机的验证机台,号称将所有与生产过程相关的轴承位置都直接整合成了60颗独立的感测器。(source:ien.eu)

营造预诊保修演算法 降低维运与开发成本

举例来说,现今台湾轴承大厂东培工业便与工具机大厂永进机械合作,针对工具机最容易故障的??转传动元件主轴安装感测器,用来即时侦测、告知东培的轴承运转状态,进行预诊保养与排修,最终实现无人化工厂目标。


「但感测器相对不重要,只要向外部物联网(IoT)元件厂商采购标准品即可,东培反而更重视的是要全程自主开发专利演算法,再与整机厂合作开发软体。」东培认为,尤其是在少子化社会来临之後,已严重压缩年轻员工进入产业学习时间,感测器则可扮演资讯整合的辅助角色,将老师傅多年来累积的专业知识和经验量化,成为可供验证演算的逻辑後,使用者即可不必多花时间深究,结果究竟从何而来?


就连日前与台湾三隆齿轮正式签署「智慧制造发展计画」合作备忘录的西门子公司,现也持续协助其生产设备导入IoT解决方案,使之可即时监控设备运转状态,并上传MindSphere云平台建立演算法模型,主动预测、通报,并提供SaaS微服务;再经西门子负责建构防火墙,以确保能安全取得资料来排除故障,也不怕会受到DDoS资安威胁。


由於三隆以进囗大量加工设备为主,底层装置可能未开放通讯或系统过於老旧,而不希??额外加装IoT感测器。西门子则先协助其打通底层设备通讯介面之後,三隆只须保留原厂设计埋入的感测器(Embed sensor),将搜集来的资讯输入PLC等控制器即可监控,建立资料库,而不必额外加装感测器,或者自行筹建IT、SI(系统整合)团队在後台处理资料流,只要从机联网捞出资料,即可主导後续Maintains(维运服务)。



图2 : 目前台湾轴承大厂东培工业也与工具机大厂合作,针对主轴即时侦测、告知东培的轴承运转状态,更重视的是要全程自主开发专利演算法,进行预诊保养与排修。(摄影:陈念舜)
图2 : 目前台湾轴承大厂东培工业也与工具机大厂合作,针对主轴即时侦测、告知东培的轴承运转状态,更重视的是要全程自主开发专利演算法,进行预诊保养与排修。(摄影:陈念舜)

公会统一API交换格式 串接SaaS微服务

另为了推动产业数位转型及SaaS微服务产业应用,致力建构微服务API资料交换格式的产业规范,工具机暨零组件公会(TMBA)现也积极与PMC精机中心,结合软体服务业者、会员厂商等,共同推动SaaS微服务的资料交换格式规范。继今年初宣布成立「智慧制造SaaS云服务联盟」以来,便积极推动规范统一SaaS微服务资料交换格式标准化,加快整合不同软体、厂家,共同发展跨领域、多元产业携手的软体服务联盟,携手带动台湾中小企业数位转型,突破数位鸿沟,重组价值链。


目前新兴的微服务系指数位转型的精致化,其价值在於具备敏捷、滚动式更新和无限弹性扩充的特性,是一种开发应用程式的方法,将单一应用程式划分成多个小型服务,各服务之间独立执行程序,并利用API应用程式介面进行沟通。


因应现今市面上新型工具机已越来越多具备联网和侦测功能,透过API让零组件、系统及服务串联起来,成为全新的商业应用模式,是工具机产业发展智慧制造及数位转型的创新思维,而这一切必须建构在稳健的API架构之上。


日前工具机公会也透过线上发表SaaS微服务成果,带出「设备故障诊断」使用情境案例。此由奕马资讯、谷林运算、永进机械、达易智造,示范生产线场最常发生的问题点,在短时间内,透过微服务串联各种智能数位化应用,充分展示微服务与API架构的优势,包含容易分解与组合、快速堆叠所需情境、各厂家跨平台整合与沟通容易,这些微服务的优势,可以协助中小企业快速升级达到智慧制造及数位转型。


谷林运算奠基云平台 提供设备零组件完整传输方案

谷林运算商务拓展部门负责人金柏枢表示,该公司团队其实从2010年就在富士康深圳园区负责设备联网,2018年回到台湾创业後,在物联网监控解决方案中,较倾向扮演专用云平台角色,主要提供制造业经亚马逊AWS IoT Core认证机上盒BCS-M100,以满足制造业产线数位化需求。除了开放API,还能透过Modbus、OPC-UA等工控通讯,来让电控设备厂商串接资料,产生QR-code,并显示於App使用。


现已与国内外多家工具机制造厂商的专属CNC控制器、PLC或机械云(VMX)取得协议串通合作,得以串接中小微型制造业各式生产线上工业感测器及设备控制器资料,即时上传ERP/MES或AWS云端记录,建置能跨场域整合的云端生产看板或APP显示、告警通知。


让管理者随时随地都能监看当下生产状况,或查阅历史资料分析预诊,实现工厂管理最隹化,并可将资料存储云端的纪录供後续AI分析。「当车用零件的夜班人员打瞌睡未人工上料,导致早上无货可出,即可发出警报通知现场人员;若继续延迟,则发送APP异常通知主管。」


同时提供「GoodLinker 企业云端战情室」工业物联网(IIoT)一站式API微服务,不必编程No-code,就能利用机上盒的工程模式设定,自动生成公版仪表板(dashboard),显示於同一群组页面,登入谷林运算的官网以了解设备状态。


同时选择想看到的资料的平均值、最大/最小值和中位数,并为此设定上下限。当触发异常时发出警报,即可将现有机台设备升级智慧制造;甚至查询过去每一天的资料,每经过3mins储存一笔资料,记录异常次数及时间,供管理者查看及提供未来AI大数据分析使用。


金柏枢认为:「当今各家机台、零组件厂商为了绑定自家硬体加值服务,创造差异化,而纷纷推出自家App、云平台,造成介面混乱又不常用,谷林运算则可协助整合不必要的App;也能扮演物联网平台的角色,视整机或零组件为夥伴,更有筹码与原厂品牌洽谈授权,搜集更多元资讯。倘若工具机厂售出整机後,亦可将零组件资讯上传云端,得知目前消耗情况,通知客户提高库存备料;同时接受VPN虚拟IP,提供远距维修服务。



图3 :  谷林运算主要提供客户经亚马逊AWS IoT Core认证机上盒,让管理者随时随地都能透过监测三色灯及PLC设备,掌握当下生产状况,或查阅历史资料分析预诊,实现工厂管理最隹化。(source:谷林运算)
图3 : 谷林运算主要提供客户经亚马逊AWS IoT Core认证机上盒,让管理者随时随地都能透过监测三色灯及PLC设备,掌握当下生产状况,或查阅历史资料分析预诊,实现工厂管理最隹化。(source:谷林运算)

奕马推动No code去程式化 变色龙加快数位转型

当奕马资讯收到异常资讯推播和API服务分析资料之後,即可经过该公司打造一套不用写程式的工业物联网软体「变色龙」(Chameleon),具备易布署、易安装、易扩充和易维护等特性。主要用来模拟电路板产线上实际生产状况,包括:PLC、HMI、sensor等零配件,储存大量物联网资料之後,再透过仪表板(Dashboard)显示资讯的意义,并串接其他微服务。


包括向基层设备取得IoT设备/感测器资料,或与厂内MES/RMS系统、Reserve API微服务串接,所以除了储存大量制造的长期历史数据之外,还能化为有用数据,透过系统开发、仪表板输出显示资讯的功能,以实现生产透明化,方便应用管理。


有别於传统联网软体多为客制化系统,一旦设备更新或新增机台就需进行程式更新,增加维护成本与时间,能藉此有效降低制造业轻松导入联网资讯系统,跨过智慧化应用门槛,加速迈向智慧制造,建立一套完整的生态系,期??将软体产品持续推广至台湾制造业。


「实际上每个工厂都是独一无二,最清楚生产问题的应该是长期待在厂内的生产人员,若在寻求外部顾问协助前,先详细盘点厂内的长期问题,在解决问题的同时,也能产生独门智慧解决方案。」奕马资讯总经理李秉??表示,制造业智慧化应以资讯化为基础建设,相较於过去资讯系统导入常采用专案型式,造成系统维护及扩充上难度极高的问题,奕马资讯以「人力转型」的方式让业者自行建置物联网系统,打造最适合自家的资讯系统,并可随工厂需求调整,「这才是最深入且对自身数位转型最有效的方案」。


此外,「不需另外进行程式开发」是变色龙技术的另一项特色,藉由建立网路、安装闸道器、设定及完成联网4步骤,即便不会写程式的制造业人员,只要透过一日教育训练就能简单上手,协助业者实现自主维护及快速建置系统的目标。


李秉??表示:「联网方案的选用对工厂来说是非常重要的事情,好的方案就直接决定一个工厂的智慧化是否可顺利发展,而方案的功能、便利性、扩充性、资讯安全等都是必需考量的因素,而非过去单纯以价格做为唯一考量」,因此,变色龙系统仍持续不断更新改版,扩充新功能并强化资讯安全及保障企业机密,提供企业最好的专属指定方案。



图4 : 奕马资讯总经理李秉??表示,「不需另外进行程式开发」是变色龙技术的另一项特色,即便不会写程式的制造业人员,只要透过一日教育训练就能简单上手。(摄影:陈念舜)
图4 : 奕马资讯总经理李秉??表示,「不需另外进行程式开发」是变色龙技术的另一项特色,即便不会写程式的制造业人员,只要透过一日教育训练就能简单上手。(摄影:陈念舜)

总结

因应後疫时期台湾制造业正面临数位转型的挑战,该如何让智慧制造加速落地并推向规模化应用,将是未来发展的重要目标。为使产品能够快速推广至产业,继减省末端感测器、机上盒等硬体之後,未来还有赖SaaS新创服务商利用串接共通资料格式,采行No code持续与设备、零组件及电控业者合作,以建立深入的智慧化服务产业链;再进一步发展自动控制应用,让联网可视化、生产透明化,能够跨平台、移动装置随时随地掌握全厂设备状况,才能真正协助制造业者转型升级,迈向智慧制造。


*刊头图(source:manufacturingtodayindia.com)


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