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釐清目標 規劃步驟 大幅提升SCADA導入成功率
[作者 王明德]   2020年04月24日 星期五 瀏覽人次: [4757]

SCADA已是製造業布局工業4.0的必要系統,業者在導入前必須有全盤規劃,並與系統廠商密切溝通,先行找出自身痛點並建立策略目標,方能順利跨出轉型的第一步。


2011年德國政府宣布啟動工業4.0,至今已將近10年,在各工業大國與製造大廠的全力推動下,智慧概念在製造業快速成型,絕大多數製造業者都體認到智慧轉型已成為企業永續生存的必要策略,但對多數業者來說,智慧化是新概念,要在舊有的生OT機制下整合IT系統,並賦予全新功能與意義,是相當艱難的工程,有不少製造業者在轉型沒多久就出現延遲甚至是停滯的現象。要解決此一困境,業界人士認為,在轉型前期就必須先建立正確思維與完整策略,並在過程中因應突發狀況隨時調整,才能讓轉型效益一如預期的浮現。


製造業的數位轉型,首重當然是數位化,唯有先將設備數據從過去的手寫轉化為數位,才能進一步將之儲存與分析,也因此現在製造業推動工業4.0的第一步,都是先擷取產線設備的數據,再將數位化數據做各種應用,其中透過SCADA彙整資訊,並以此監控機台狀態,更成為目前製造業跨入智慧化的主流布局。


不過,SCADA過去多應用於電力、水利系統或大型製造廠區,中小型製造業對此系統相當陌生,就如前文所敘,如果沒有完整的策略與認知,即便順利上線,之後也有可能因各種變數導致運作不順,造成系統的效益未如預期,因此在導入前,業者對SCADA必須有通盤的認知,並善用外部專業力量,才能建置完善架構。


以終為始制定策略

SCADA的設計本就是為了偵測各處的設備、資源(液體、氣體、電力)之用,在工業物聯網架構中被進一步擴大使用,用來偵測產線中的設備運作狀態,最明顯的應用就是馬達。



圖1 : SCADA的首要功能是監控產線設備狀態,透過監控確保機台穩定運作。(source:Handelsblatt)
圖1 : SCADA的首要功能是監控產線設備狀態,透過監控確保機台穩定運作。(source:Handelsblatt)

由於馬達是產線最主要的動力來源,一旦無預警故障,整條產線就可能因此停擺,其監測方式是在馬達中內建振動感測器進行偵測,一旦馬達的振動異常,就有可能是軸心偏斜,管理者可在SCADA介面中掌握相關訊息,並排定時程進行維修。


除此之外,SCADA所擷取的訊息也會在經過整理後,往上傳送至雲端平台與企業的戰情室,前者可分析從各處而來產線、廠房的數據,進而制定完善的生管計畫,後者則可透過可視化介面,讓企業的上層領導者掌握各廠區產能。



圖2 : 工業4.0讓工廠中的OT系統不再封閉,這也讓SCADA的資安問題浮上檯面。(source:InfoWorld)
圖2 : 工業4.0讓工廠中的OT系統不再封閉,這也讓SCADA的資安問題浮上檯面。(source:InfoWorld)

從上述功能可以看出SCADA在工業物聯網系統的定位與價值,而這也是企業在導入前必須釐清之處。工業4.0的願景極大,要走到終極智慧化,需要付出非常龐大的成本與時間。


對資源有限的中小型製造業而言,無力也無須走完全程,只須因應本身的需求,構建一定程度的智慧化系統即可,但多數業者對此並不瞭解,只是依隨潮流跟進,有系統廠商就透露曾接到客戶來電想導入工業4.0,當系統廠商再往下詢問要做工業4.0的哪一部分時,該客戶當下無法回答。光就台灣市場,這種現象仍在所多有,在此情況下如果貿然導入SCADA,最後的結果極有可能以失敗坐收。


因此在導入SCADA前,業者就必須有足夠的認知,SCADA的首要功能是監控產線設備狀態,對企業來說,此功能的效益是透過監控確保機台穩定運作,讓產線的稼動率最大化,而非在短時間內快速提升產能、增加營收。


當然建立起數位化基礎後,業者就可進行下一步智慧化動作,例如讓產線具備混線彈性生產、接收急件插單等功能,這些功能就可以直接提升企業營收,不過這部分動作都是SCADA上線後的下一步,資源充足的企業可以一併納入數位轉型的策略中,分階段完成,資源有限者則可作為階段性目標,先完成第一步並熟悉數位化氛圍後,再著手制定下一波策略。


妥善規劃施行細節

確認目標的下一步則是妥善規劃施行細節。現在製造業公認導入SCADA監控設備狀態的最大挑戰,莫過於擷取舊有機台的數據,並統一紛雜的工業通訊標準,關於舊機台的數據擷取,現在自動化廠商已推出解決方案,可在導入智慧化擷取模組時,對產線運作的影像降至最低,至於工業通訊標準,現在的SCADA多已有OPC UA,讓不同平台系統可以順利串接。


除了製造現場的問題外,業者要面對的挑戰還有SCADA的IT架構布局。現在SCADA的雲端化已成為必然趨勢,未來製造業的SCADA建置只有公有雲或私有雲兩種選擇,擔心產線資料外洩者通常會選擇私有雲,對此疑慮較低者,不須投入龐大初次建構成本的公有雲則是最佳選擇。


不過,無論是公有雲或私有雲,企業都要有完整的IT規劃,包括未來業務成長後的系統擴張性、面對駭客攻擊時的資安防護等,都必須在系統建置階段一併考量進去,在這其中的資安更是現在製造雲的重點。


由於SCADA的雲端化,讓工廠中的OT系統不再封閉,而是與IT系統整合,並開放特定權限給不同層級的使用者,這也讓SCADA的資安問題浮上檯面。從資安角度來看,成熟的雲端安全管理,可分三個層面。


使用者管理部分,SCADA必須設定使用的權限,有哪些事情該知道、有哪些資訊該擁有,以及使用者的角色均必須考量;在操作人員管理層面,透過建立責任區分、工作輪替、人員權限等,均必須清楚呈現。至於制度的管理,針對資訊安全的防禦責任與防禦措施、安全認知的教育訓練、系統及管理的弱點補強與針對攻擊威脅的防禦措施,都是SCADA建置時需要考慮的重要項目。


觀察發展趨勢,SCADA已是製造業布局工業4.0的必要系統,業者在導入前必須有全盤規劃,並與系統廠商密切溝通,先行找出自身痛點並建立策略目標,方能順利跨出轉型的第一步。


*刊頭圖(source:Automation World)


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