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可視化解痛點讓數位轉型有感
迎合低碳智慧工廠研討會
[作者 陳念舜]   2023年08月04日 星期五 瀏覽人次: [3344]

現今製造業除了仍延續過去聚焦於工廠無縫/無痛接軌,軟硬體升級數位化之外,還須能找出現場轉型的「痛點」,與供應鏈共同面對國內外碳稅/費壓力。這次台中研討會也特別囊括智慧人機介面、屏控一體化等可視化解決方案,以及機器人、人工智慧等數位化工具,期望與會者能從中掌握關鍵數據,讓數位減碳(Digi Zero)」轉型有感!


寶元引進智慧機上盒介面 協助設備無痛升級


圖1 : 寶元數控副總經理陸旭芬
圖1 : 寶元數控副總經理陸旭芬

寶元數控副總經理陸旭芬表示,寶元因為從控制器邏輯的角度出發,深知如何與既有設備合作,進而自主打造數控智慧機械機上盒(IFC)、人機介面等連網架構,協助客戶設備全面升級。


並為此建置不同屬性機台的快速連線方案,如可透過寶元控制器、智慧機上盒快速連線,再通過專用或多種不同對應協議傳輸資料。即使不具備專用協議者,也能經過寶元智慧機上盒建立I/O定義、EtherCAT快速連線,再通過多種不同對應協議傳輸資料,於其人機介面上展示多種客製化軟體加值功能。


例如在淨零碳排領域,不僅能讓管理層改善目前傳統機台無法掌握的耗能、耗材等關鍵數據缺點,還可將之留存或上傳到雲平台分析管理、優化製程節能即追蹤碳足跡。陸旭芬進一步指出,基於現今國內外積極推動ESG發展趨勢,寶元即可透過以下4大方案來助攻減碳:


1.感測及物聯網:經由感測器來監控廠內設備、製程工序及程式等資料後,再通過物聯網上傳雲平台,藉以掌握其耗能資訊並加以優化;


2.巨量資料及人工智慧(AI):即可針對刀具磨耗及壽命,恐影響加工程式與品質的關聯性,而經過AI模型來預測最佳化運行調校參數,並降低整體製程能耗;


3.品質檢測及預測:藉以協助終端加工業者,減少不必要浪費的昂貴材料、能源及排碳;


4.數位分身:利用虛實機台連動管理,加速產品開發及優化實機操作,而減少產品生命週期能耗及預測碳足跡。


最終實現「設備智慧化」,可預測及自適化等優化進程;「全廠聯網化」,以蒐集更即時、完整且正確的資訊;「資訊可視化」,達成數據可量化、數位化及精確化;「管理透明化」,確保隨時隨地皆可取得現場資訊。


凌華屏控一體機方案 導入可視化控制閘道


圖2 : 凌華科技智能機械產品管理部產品經理何思坦
圖2 : 凌華科技智能機械產品管理部產品經理何思坦

凌華科技也延續多年來的「工業4.0」策略,聚焦工業物聯網、雲端及IT+OT、多元通訊協定標準Modbus/EtherCAT/OPC-UA等,以串聯諸多外部設備HMI/SCADA/Dashboard蒐集的完整資料上傳雲端,並衍生出一系列X86-based /ARM-based HMI Panel PCs產品,以滿足客戶不同算力需求;若有不必即時顯示資料者,也可透過PKX-module PLC-based/Wireless function Gateway等軟硬體,與其他PLC控制器連網。


凌華科技產品經理何思坦表示,基於現今EtherCAT市占率已從30%提升至60%,凌華也順勢自主開發推出SuperCAT軟體,可執行多達128軸向控制;同時結合Dashboard上層雲端控制器,用於戰情室、MES/ERP軟硬體整合。進而利用捆綁式行銷打造節能減碳的智慧工廠,推出PanKonix Series屏控一體機HMI可視化解決分案。


藉此利用PanKonix軟體高度兼容性的優勢,不僅可在硬體支援OT端Modbus、CANopen和其他自動化通訊協定,以串聯EtherCAT I/O、步進馬達及驅動器,將有助於使舊機器現代化;還能扮演Gateway資料交換中心的角色,與Beckhoff, BACnet, Delta, Mitsubishi和Panasonic等領先品牌的300多個主流PLC控制器和I/O模組通信,採集工廠基礎層Raw Data資料,以協助實現客製化或跨HMI無痛升級。


對於希望採取PC-based控制EtherCAT的PLC設備,PanKonix也配備了內置的SuperCAT,整合了先進的運動控制功能;同時可以通過PLC直接控制EtherCAT運動和IO設備,提供高集成度,而無需額外的硬體,整合高階運動控制,並最終降低TOC。


同時在IT端通過OPCUA/Restful API,將跨OT/IT領域取得設備可視化的動態資訊從生產車間無縫傳輸到雲端;再經Ethernet與SCADA、MES和ERP服務輕鬆整合,進而優化生產分配、跟蹤產品的生產流程,以提升整體設備效率(OEE);並允許通過智慧行動裝置即時監控設備狀態及接收異常通知,以達成設備生產資料的數位化、數據可視化,已成為智慧製造不可避免的趨勢。


進而串聯多種通訊協定Ethernet/OPCUA/MQTT/RESTful API、Ethernet Modbus TCP/IP構成的物聯網技術,用來即時監測各種可能會影響工廠的環境品質因素,如粉塵、二氧化碳、溫度和濕度、水資源等;並基於web的SQL資料伺服器,提供24小時工廠能耗監控記錄,使工廠運行優化,確保運行現場的穩定性和安全性,打造實現碳中和的智慧工廠節能管理系統EMS,包括空調、照明、用電等能耗視覺化系統,以減少二氧化碳排放和工廠營運成本。


宜鼎工業儲存嵌入加值 打造AI專用數據庫


圖3 : 宜鼎國際工控DRAM事業處副理胡芮瑜
圖3 : 宜鼎國際工控DRAM事業處副理胡芮瑜

宜鼎國際則從最初以研發製造工控記憶體模組SSD、DRAM為主要業務,陸續投入工業電腦(IPC)、工業物聯網(IIoT)等工控市場,且因為堅持掌握自主生產能力,打造高度自動化產線,而能保有產品低成本、少量多樣等彈性生產優勢,獲得對於產地較為敏感的客戶信任。


直到2017年投身AIoT領域之後,宜鼎也希望能利用既有硬體模組搭載AI軟體,提供加值服務;並在2022年正式定位為AI解決方案供應商,整合內外部及子公司資源。進而推出嵌入視覺AI系統(Embedded Vision AI System),即結合電腦視覺(Computer Vision),透過攝影鏡頭辨識目標及量測;以及邊緣AI(Edge AI)技術,讓使用者不必再連線後端伺服器,即可在邊緣運算裝置使用AI模型,還可加入機器學習(Machine Learning)/深度學習(Deep Learning)等功能。


宜鼎國際副理胡芮瑜進一步分析目前由宜鼎提供的AI解決方案架構,包括市場上既有邊緣AI平台(AI Edge Platform)向下搭載宜鼎硬體記憶體模組與上層軟體工具(iSeries Software Tool/SDK),整合操作系統和第三方軟體開發商,提供加值服務。


進而針對AI實際應用,特別推出宜鼎自主開發IVIT、iCAP管理軟體,前者強調讓使用者不必編寫程式,只要透過點選、托曳,即可用來訓練AI模型。雖然並非目前市面上唯一圖形化(GUI based)介面軟體,卻可支援跨平台多樣AI模型訓練完成後,散布到如智慧工廠或世界各地不同場域內的Edge Device。後者則屬於遠距監控軟體,可讓業者透過PC、行動裝置等,一覽各地Edge AI裝置狀態及管理,讓客戶可藉此加速轉型進入AI領域。


庫卡7大案例 促進智慧減碳生活有感


圖4 : KUKA台灣庫卡行銷公關經理黃君穎(右)、業務主任黃啟翔(左)
圖4 : KUKA台灣庫卡行銷公關經理黃君穎(右)、業務主任黃啟翔(左)

來自德國的自動化解決專家KUKA成立至今已達125周年,自2014年併購Swisslog之後,陸續跨足自動倉儲、醫療等領域,藉以解決深入各行各業的缺工難題。並在1999年成立台灣庫卡子公司以來,除了持續銷售工業機器人的主要業務之外,也提供出借測試機台、標準或客製化教育訓練課程及客服與保養方案;且於全球及時提供KUKA原廠部件,無論客戶是在中國大陸,東南亞各國,當地KUKA都有專業技術與備品支援,以協助海外廠區布局。


台灣庫卡公司業務主任黃啟翔表示,面對國內外碳稅/費壓力,及台灣即將成立碳權交易所的浪潮裡,KUKA如今在ESG及數位轉型生產製造過程中,也能助客戶一臂之力,包括:控制器KR C5 micro,比起前一代機型可節省近35%耗電量,且所需空間更小、更安全;KR QUANTEC系列機器人,比起KUKA在2010年之前生產的2000系列機器人,能讓客戶節省能源高達60%;倘若客戶採用KUKA EcoMode,設定在與KUKA重型機器人KR Quantec標準運動模式相比,通常可減省5% ~10%、最高達到15%的電能消耗。


進而利用工業機器人實現工業4.0的必備能力,即「數位可視化服務」,提供客戶從規劃(KUKA.Sim)、產線運行(資訊匯出KUKA Device Connector;製程監控KUKA Asset Service/KUKA VCS)到維護(KUKA Remote Service/KUKA Xpert)的全方位數位化服務。


同時強調KUKA可支援多樣化人機介面Interface、跨平台標準通訊協定,與機台PLC、HMI或上位IPC溝通,進而利用大數據實現智慧化生產。如透過IIoT連線至視覺化監控整線生產的資訊管理平台KUKA VCS(Visual Commissioning System),即時掌握機器人與周邊設備狀況、生產效能、問題監控與歷史紀錄,進而提升生產效率,並作為生產計劃策略擬定依據。


另由台灣庫卡行銷公關經理黃君穎剖析KUKA機器人7大案例:金屬加工、電池組裝、醫療科技、餐飲服務(手沖咖啡)、建築營造(水泥3D printing)、危險行業(高空清潔玻璃Skyline Robotics)、低溫堆棧。以及加碼其他2處意想不到的地方,如與比利時巨星Stromae合作,在演唱會上協同10具KUKA機器人動態表演;以及導入環球影城的哈利波特─禁忌之旅項目,讓顧客坐在KUKA機器人上,並結合軌道、3D VR影像等,獲得獨特動態體驗。


工研院推廣數位工具盤查 加速智慧工廠淨零轉型


圖5 : 工研院綠能所環境技術總監蔡振球
圖5 : 工研院綠能所環境技術總監蔡振球

最後由工研院環境技術總監蔡振球說明,目前國際已有歐盟率先簽署碳邊境調整機制(CBAM)協議於今年5月17日生效,並將自10月1日開始管制鋼、鋁製品關聯產業,包括其下游終端的螺絲等金屬扣件的歐盟「進口貿易商」課徵碳稅,迫使其轉向採購低碳產品。目前直到2025年12月31日期間仍屬「過渡階段」,提出「報告」(Reporting)的目標在於收集碳排相關數據,以便在未來管理時,CBAM能與EU排放交易體系(ETS)連結,確保碳管制與收費一致。


台灣則自今年2月15日總統公布將《溫室氣體減量及管理法》名稱修正為《氣候變遷因應法》,制訂2024年碳費機制;4月20日更宣示將籌設碳交易平台,並於8月17日成立碳權交易所。蔡振球建議業者:「應首先確定問題,才能減少碳焦慮」。對企業而言,須先了解碳排放熱點,再藉由成熟減碳作為或創新技術而「先減碳,後淨零」,提升綠色競爭力。


工研院進而列出淨零轉型方案四步曲:「產業自我碳排體檢,碳估算與碳盤查;專業能力建構,輔導建立計算能力;低碳思維融入生活,低碳產品綠生活;低碳路徑階段推進,節能與綠能併行。」如因應數位智造製造競爭新趨勢,與國際淨零議題的風起雲湧,以數位工具加速淨零製造已是普世價值,從單一廠商到全體供應鏈皆須「共好」的態勢逐漸明顯,企業經理人主管們須及早因應。


包括藉此強化專業能力建構,並透過數位工具加速自我碳盤點,而建立「減碳淨零放」路徑。將減碳阻力轉化為企業成長新動力,以數位工具加速智慧製造的提升,並完成「綠色競爭力」的自我要求。在產業國際競爭壓力下,企業宜採專業委外模式以縮短學習時間;藉由導入新思維而突破自我,加速內部資源整合,擴大市場新契機。


蔡振球剖析企業在「環境新思維」推行策略上,宜以數位化建立「基本流」,包含各類物質流、能源流及碳流、資訊流,採取「抓大放小」和「先簡後繁」的順序,分階段逐漸累積執行成果,再形成故事以利行銷推廣。他強調:「這是一個要會做,更要會說的時代!」


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