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5G时代与AI边缘运算结合 倍速实现智慧制造
[作者 戴智偉]   2020年03月03日 星期二 浏览人次: [3177]

台湾5G频谱释出的第一阶段竞标已在今(2020)年1月16日告一段落,第一阶段得标厂商中华电信表示将按照原定计画於2020年第三季开通5G服务,为台湾的5G通讯时代订出明确的服务时间表。


5G同时拥有高速(speed)、低延迟(latency)、广连结(connections)三项特性,其中,後两者对产业发展影响显着。而当5G加上AI边缘运算,将对工业互联网中的智慧制造产生哪些影响?


从台积电的致胜关键说起

业界人士分析,拥有技术领先、制造优越和客户信任等竞争优势,全球晶圆代工龙头企业台湾积体电路公司,在2019年第四季出货量占全球五成(52.7%)以上,市占率分别为亚军三星(Samsung)17.8%的三倍、季军格罗方德(GlobalFoundries)8%的六倍。是什麽让台机电如此强大?


早在2011年起,台积电营运团队开始将大数据、机器学习等技术,应用在制程管理以降低生产周期,经过2018年与2019年持续累积经验,造就台积电这半年的爆发式成长,这是智慧制造技术造就企业成长的成功个案之一。


根据台湾媒体报导,台积电从2000年开始打造全自动化环境;2011年开启智慧化时代,导入整合式IT平台、大数据分析与应用;2016年启动机器学习与深度学习,进入AI化时代;并从2018年起每年培育300位深度学习工程师,进入工业4.0的时代。


由於这一连串的智慧化之路,让台积电取得在2018年量产7奈米制程,以及2020年量产5奈米制程的竞争优势,在全球半导体制造技术上成为遥遥领先的领导者。


和大工业的革命性跃进

美商特斯拉汽车所需的汽车传动轴,是由台湾的隐形冠军和大工业所提供。和大工业透过智慧制造改善传统作业效率,从过去投料到产出需要约2个星期的生产周期,大幅缩短至90秒便能产出一支汽车传动轴,这样的效能即是充分应用智慧制造後,所带来超??预期的革命性跳跃。


海尔:人工智慧加5G的互联工厂

中国的家电龙头厂商海尔,在2019年世界工业网际网路产业大会上,联合中国移动与华为技术正式发布「人工智慧加上5G」的互联工厂,以全新的商业模式以及资通讯科技(Information and Communication Technology;ICT)的创新与变革,重新定义未来智慧制造。


事实上,从机台搜集数据不是新的概念,但将数台设备透过DCS(Distributed Control System,集散控制系统)、PLC(Program Logic Control,可编程逻辑控制器)或PC-Based控制系统完成自动化的目标後,再进行软硬体、数据资讯与网路传输技术的整合,即将转型成工业4.0新时代(如图一)。



图一 : 软硬体、数据资讯与网路传输技术的整合,将重新定义未来智慧制造,转型成工业4.0新时代。(资料来源:MIC资策会/整理:戴智伟)
图一 : 软硬体、数据资讯与网路传输技术的整合,将重新定义未来智慧制造,转型成工业4.0新时代。(资料来源:MIC资策会/整理:戴智伟)

智慧制造 持续进化的工业数据

产业界由过去使用感测器数据来优化自动化控制的方法,随着时间与技术的推移与进化,已发展为工业物联网(IIoT)的新架构。


从技术角度上来看,IIoT并没有改变原有工业数据的价值,反而补充了许多原来透过感测器无法获取的数据,这些数据来源可以来自於手持式装置、运输载具、影像监控系统、企业ERP数据等。


也就是说,透过新科技获取更多具叁考价值的数据,再从数据库中提取特徵,透过人工智慧达到提高产量、降低成本、提高库存周转率等,进而优化供应链、库存管理、制程、产品品质以及产品交货期等需求,能协助制造业朝智慧制造迈进。


IIoT:从终端市场到制造平台的最隹捷径

目前市场上越来越多的产品或物件内建连结网路的功能,例如:智慧手机、冰箱、洗衣机、冷气、打扫机器人等,这些产品或物件都会藉由网路来传递使用者习惯的数据给制造商,藉以改善产品设计或是新产品与服务的设计叁考。这些具有网路连结的产品加上智慧工厂的架构,形成了一种具有智慧互连的相依性(图二)。



图二 : 具有网路连结的产品加上智慧工厂的架构,形成一种具有智慧互连的相依性。(资料来源:MIC资策会/整理:戴智伟)
图二 : 具有网路连结的产品加上智慧工厂的架构,形成一种具有智慧互连的相依性。(资料来源:MIC资策会/整理:戴智伟)

透过智慧互连的方式产生制造数据、消费者使用数据、供应链数据等,制造商再从这些数据库中找出具有价值的创新服务模式,为企业与消费者创造更好的使用者经验以达双赢的目的。



图三 : 从应用价值的功能与目标出发,透过统计特性从资料端挖掘特徵,用智慧互连的方式会产生各类大数据。(资料来源:MIC资策会/整理:戴智伟)
图三 : 从应用价值的功能与目标出发,透过统计特性从资料端挖掘特徵,用智慧互连的方式会产生各类大数据。(资料来源:MIC资策会/整理:戴智伟)

产业结构已变革

随着越来越多的感测器与内建感测器的设备(如:手持式装置)创建的混合数据环境,加上5G架构投入商业服务後,未来将会有更多的地理资讯,数据格式从各式各样的系统产生,精准妥善的利用这些数据,将改变现有市场上的竞争情况,例如:脸书(Facebook)计画推出自用版的加密货币Libra,这将使得现有金融体系增加藉由金融科技挑战的全新案例;又或是亚马逊(Amazon)的Echo以及谷歌(Google)Home智慧音箱的问世,充分搜集了消费者的家庭生活方式(Life Style),这些数据经过时间积累,将可能来重新塑造物流业,外送行业等的新商业模式让客户拥有新的服务,让生活变得更便利。


改变已策动,爆炸式的应用随时可能击发而直接冲击到现有的产业供应链,面对这样可能的改变,你的企业准备好了吗?


拥抱工业互联网与整合现有感测器的策略

借镜台积电的经验,导入整合式IT平台及大数据分析与应用,是进入智慧工厂的基础。目前台湾的制造业多已完成自动化的环境,因此将目前感测器的数据视觉化以及与BI系统整合,可视为实现智慧工厂的第一步。


另外,「预测性维护」的技术也开始在部分的制造业建置与部署,可以预见工厂智慧化的挑战将可能会是:多种协议的数据整合、资讯基础架构将承载更多数据量、数据的格式与来源的多样化、推陈出新内建不同感测器的设备,以及新的数据孤岛等。


(本文作者戴智伟为精诚资讯智慧云端策略发展事业部资深技术处长)


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