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产业扫描
迎合全球智慧制造浪潮 须加速打造虚实整合平台
2018.09.18∣浏览数:1303

近年来在这波全球智慧制造的浪潮中,数位化(Digitalization)转型是台湾推动智慧制造热切 关注的议题之一,许多企业纷纷迈向此转型阶段,盼藉此为企业带来更多生产优势,例如缩 短上市时间、提高灵活性、效率及品质等。
◆ 特约记者 陈念舜

如依TrendForce旗下拓墣产业研究院在 今(2018)年8月指出,近年在工业4.0的浪潮 下,以机器人取代传统人力的智慧制造已逐 渐在产业发酵,全球智慧制造产值将在2020 年达到3,200亿元。拓墣产业研究院分析师刘 耕睿则从智慧架构切入,认为产业应先打造机联网平台,利用设备连网撷取资料,实现 协同工厂,只是踏入数位转型的第一步;接 着透过智慧平台串连各层面数据,并利用人 工智慧与各式演算法,让数据在现实应用中 能够发挥最佳效用,从数据整合陆续走向流 程整合、供应链整合、商业整合。

但他仍坦言:“现今市场虽是以数位化为 核心,进行企业转型者众,但从底层到云端 串连资料仍是现阶段难点。”包含因为互联 网的本质在于线上虚拟世界的讯息交换与分 享,但工业互联/物联网则是物理世界的实 体设备/装置,与虚拟世界资讯交互混合的 过程(Digital Twin),所以在接入标准、业务 模式、网络拓扑、数据特性等,都有其特定 的要求与规范,才能从头到尾串连起所有数 据,促使连接生产设备的营运技术(OT)和上 层工厂的资讯技术(IT)必须更积极融合。

然而,由于建置IT系统特性与OT系统大为 不同,前者需求为传输大量资料,可容许稍 微延迟;后者传输量不大,却要求必须稳定即时,导致当不同系统的网路须互联时,正 是许多软硬体供应商面临的痛点。目前国际 虽有多达40多种现场总线(Fieldbus)技术, 尚未有任何一种能覆盖所有应用面,所以开 始出现了许多不同系统与工业物联网平台, 且因为各自专精的领域、核心价值不同,未 来重要性势必水涨船高。

对于解决方案供应厂商而言,平台型企业 的生态系、云端基础建设与软体能力强,但 能否随着垂直领域同步深化,将会是这类产 业成败的关键;产品和服务企业,则须藉其 产品及延伸服务来实行客制化,系统整合能 力较弱,关键在于能否维持良善售后服务, 在市场竞争较为剧烈下,如何快速且持续调 整商业模式会是企业的主要挑战;有意导入 的厂商选择考量的工具则非技术新旧与否, 而是企业需求为何?刘耕睿强调:“未来企 业的数位转型势必培养自家数位领域人才, 而不能仅靠供应商insight。”

台北国际自动化展落幕 一窥Digital Twins最新发展
在今年“台北国际自动化工业大展 (Taipei International Industri-al Automation Exhibition”期间,西门子公司也特别将主 轴聚焦在未来数位化制造、自动化软硬体整 合及工业物联网等,并分为3大展示区:产 品制造工业(Digital Enterprise for Discrete Industries)、连续制程工业(Digital Enterprise for Process Industries)、数位化案例 (Digitalization Use Cases)。

台湾西门子数位工厂与制程工业暨驱动科 技事业部总经理席德塱(Tino Hildebrand)也表 示:“制造业在工业4.0以及数位化的趋势下 带来许多新兴的商业模式,西门子更在此浪潮 中提出‘数位双胞胎’的概念。其应用于智慧 工厂中,既可让企业透过虚实整合系统对新产 品进行生产模拟,以提高生产速度;同时达到 降低生产成本、原物料浪费的目标,对提升公 司竞争力将带来极大帮助。”

推出高效软硬整合系统 加速企业数位化转型
其中,为了加速企业成功转型成为“数位 企业(Digital Enterprise)”,西门子推出一系 列功能强大且易用的TIA数位化软硬体技术、产品组合和具体服务,为客户的智慧工厂奠 定了完善基础,包含:透过模组化设计,以 缩短停机时间;并利用自我诊断、预知保养 功能,有效预测工厂设备品质,避免非预期 停机而影响到生产制程。

还针对大型驱动科技打造了SIDRIVE IQ 数位资料平台,经应用程式在1分钟内搜集现 场变频器、马达的所有资讯,甚至是备品清 单,达到数位化监控、分析的最佳成效,让 驱动系统可以随时随地扮演数位助理角色, 在最短时间内回应客户需求。

同时展示了许多在产品制造工业的数位化应用技术,无论在任何生产条件下,都能基 于数位化模拟生产,再经过ICT技术验证整体 工艺内容、优化工厂制程,皆能符合成本效 益;最后才是用硬体实际制造、生产。例如 对于工具机产业而言,西门子也在中高阶控 制器上加入许多IT软体工具,可分别用于单 机(点)、生产线或跨国多厂区全面性整合, 提升客户生产效率。

例如在模拟单机控制器的运作状况,可 用来掌握机器运转时的重要资讯和新开发 功能,如刀具寿命、N C加工程式内容及 预定时间等,以协助现场操作员快速掌握 状况;进而调校、监控厂内所有生产线上 机台的联动资讯,再上传至办公室电脑显 示、管控机台稼动率,不必另行输出工单 或更新版本,有助于减少每段制程可能发 生错误的次数。

数位双胞胎虚实整合 打造物联网云端平台
另为了让产品更快上市并兼具高品质, 让企业主可透过数位双胞胎(Digital twins) 虚实整合系统应用的概念,让内部的机构、 电控、软体于虚拟生产环境中协同开发,同 时将新产品的机械和自动化工程开发设计 工作流程作业最佳化;建立安全高效率的控 制程序测试模拟,预先找出生产过程中可能 面临的种种问题;进而在设计阶段便对生产 制程进行改善与修正错误,得以有效提升生产力、弹性及客制化生产,缩短人员培训时 间,体现智慧制造价值。

如义大利知名汽车品牌玛莎拉蒂(Maserati) 便运用西门子数位双胞胎技术,成功将开发 时间缩短30%,并将整体上市时间从30个月 减少至16个月,创造出70,000种设计,以相 近的成本,制造比以往多出3倍的汽车产量, 有效提升产线效能及品质。

且因应现今无论是OEM设备厂商或End User,皆须搜集现场、控制层、操作层的 大量数据来分析、累积用来优化生产线。 西门子现还推出了开放式物联网云端作业 系统MindSphere,以提供一个连结虚实 世界的工业云,可供无限制检视企业装置 资产,执行数据分析、储存,持续监控机 器性能,为数位企业转型创建新兴商业机会。

再利用MindConnect连线功能,以即时 监控、收集底层来自各能源计量、独立驱 动器及输送系统的状态资料等相关数据; 再依照设定的间隔时间,将这些资料传送至 MindSphere。透过工业用Apps分析,提高 产能、稼动率和良率,形成开放式平台服务 (PaaS),来建立强大的合作伙伴生态系统, 提供软体开发商、使用者、营运者所需的客 制化服务套装工具。

甚至能帮助业者于产线设置完成前, 即可在数位化流程中虚拟调试,并执行完 整的自动化程式验证,先在办公室电脑完成验证机台、控制模组、设备,并加以调 机测试、分析、优化等90%工作,以确保 产能和效率,协助产业加速导入虚实整合 系统。现场远从德国引进数位化示范机台 (Digi Demo Machine),便展示其采用一系 列西门子TIA数位化的应用案例,以及针对 产业机械的虚拟调试,让使用者不用到客 户工厂端,在办公室即可以安全又有效地 验证之前建立的控制逻辑,以达到虚实整 合。

面对产业未来若导入AI、C2B新制造等创 新科技或商业模式时,能否掌握大数据的重 要性更不言而喻,正推动工业网路通讯协定 不断进步。西门子从2017年成立台湾工业网 路协会后,便致力于推广国际工业网路标准 PROFINET、PROFIBUS进入台湾各个产 业领域应用,在今年台北国际自动化展也特 别结合现场、控制层到网路层的多样产品, 以及多家协会成员与涵盖系统整合厂商的资 讯,展出现今市场最热门的话题“时效性网 路(TSN Time-Sensitive Networking)”、 OPC UA等众多新一代工业通讯标准技术的创新应用。

席德塱表示:“在现今各类创新技术不 断涌现的带动下,中小企业创造许多新兴商 业模式,并得以逐渐建构出工业4.0及智慧 制造的蓝图,台湾制造业者可以善用西门子 研发与创新的力量,加速其在工业4.0的进展。”