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實現智慧工廠 標準聯網不可缺

文‧侯冠州 發布日期:2018/10/25 關鍵字:工業4.0OPC UA智動化大數據智慧製造

為落實工業4.0與智慧製造願景,製造業者已積極展開部署工作,期能達到打造安全環境、確保產品品質、降低能源成本,以及增加產能效率等願景。然而,欲實現工業4.0或智慧製造,不僅須花費相當的成本,更新現場設備,更大的挑戰莫過於是現今的工業自動化控制網路標準繁多,造成整合困難,也因此,急需一個統一標準,OPC UA便趁勢而起。

泓格科技副處長游尚明表示,目前統工廠所遭遇的挑戰,不外乎是生產的產品少量多樣且生命週期低、利潤長期在低端徘徊、隨著間接或直接汙染,環保規範愈來愈嚴格,以及中國人口紅利已成歷史(開始朝東南亞聘僱勞工)等。因此,如何讓傳統工廠轉型智動化,已成為製造業最重要的課題。

而要達到智動化目標,大數據應用是十分重要的關鍵。透過大數據應用,可實現更完善的機電設備預防性保養(產線設備、空調設備或緊急發電機等);還可進行生產數據分析,提供更完整的生產履歷,優化產能等。

游尚明說明,目前工廠端常碰到的問題包括:無法有效針對問題提出改善方案,例如政府要求降低二氧化碳排放量,但工廠決策人員卻因為數據、資料不足而不知如何改進;機台數據未記錄或是數據只是粗略整理,無法活用資料供決策參考、分析;或是系統間彼此孤立,像是ERP、MES、FA的資料各自獨立,無法相互連結,導致整合困難等

游尚明進一步解釋,須先解決上述困境,才有可能實現大數據應用,而要達到此一願景,須仰賴統一的聯網標準,如此一來才能有效串連工廠內的各種聯網機台,進行資料擷取、整合;而OPC UA標準也因而愈來愈受到重視。

OPC(Open Platform Communications)是用於工業自動化的一種通訊標準,主要作為工業與自動化行業用戶端之間的資料交換及交互操作的參考規範。簡單來說,符合OPC標準的設備,可透過OPC將即時資料傳送給OPC Server,而使用者則透過OPC Client向OPC Server取得即時資料,進行設備監控。

OPC UA則是OPC下一代標準,同樣用於工廠網路與企業通訊,目的是改善OPC的缺點,以符合現代工業自動化的理想架構。OPC UA優點包含:功能等同性(Functional Equivalence),所有傳統的OPC規範都對應到OPC UA;跨平台(Platform Independence),從微控制器(MCU)到雲端基礎架構皆通用;安全(Secure)提升,具備加密,認證和審計(Auditing)功能;可擴展性(Extensible),能在不影響現有應用程式的情況下添加新功能;以及全面的資訊建模(Comprehensive Information Modeling),以定義複雜的資訊。

游尚明指出,過往工廠的聯網架構多採用內部乙太網(Modbus TCP),然而此一聯網架構在進行設備偵測時,是採用輪巡的方式;也就是中控系統不停發送

訊息到各機台端點,確認是否有異常狀況,機台並不會主動回報異常狀況。此一方式缺點在於,當聯網設備愈來愈多,架構越來越大時,中控系統不停的發送訊息確認,會導致處理時間拉長,效率降低。也因此,已開始有工廠將聯網架構轉變成OPC UA,以提升資訊處理的即時性與資訊共享、整合。

總而言之,面臨工業4.0和智慧工廠的浪潮,自動化資訊採集是必要的建置,而一個統一聯網標準,可有效串接聯網設備與整合資料,進行海量數據分析,進一步打造一個安全、高效率及節能的智慧環境。

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