邊緣智能化構築機聯網 提升台機械80%外銷的市場競爭力
廖家宜 2018-09-20
據IIoT World報導，預估到2020年，每個工廠每天將從智慧裝置收集超過14.4億個資料點(data point)。這個數字有兩種意義，一是製造業將是所有產業中，擁有數據資產最多的產業，這使得在產業人工智慧(AI)化上有足夠的「燃料」推動，二是透過物聯網過去以雲端運算為主的核心，已經不足以應付製造業帶來的大數據。
更別說在工廠裡是以秒或毫秒等級來計算時間差，往往一秒之間的誤差將影響數百萬的訂單，因此對製造商或其他工業企業而言，保持數據處理能力接近邊緣端將變得非常有價值。這些工廠所生產的資料量難以計數，因此更需要藉由AI協助從中理出頭緒。
國外一家鋼鐵公司在生產各個階段中收集感測器資料，預測「鋼氧化產生銹皮」的準確度高達78~100%，並能將此種情形的發生機率降低15%，因而每年省下數百萬美元。
利用AI優化是工廠收集大量數據的終極目標，但要有效發揮AI所帶來的價值，其中很重要的一點在於數據的累積量足不足夠。每個工廠都會產生數據，但要如何將這些數據蒐集起來？第一步得先讓工廠裡的設備連網，開啟設備「對話」的窗口，這也是老舊機械設備進入工業4.0的門檻之一。
設備聯網的目的之一在於採集設備運作中的各項參數，包括生產數據或是機台狀態的數據，而所有智能化應用的根源都是來自於蒐集有價值的資料。據業者觀察，台灣製造業的現況卻還有很多業者在資料蒐集這一塊都還沒有做到位，數據量不夠理想，再談AI都是天馬行空。
據統計，台灣機械設備高達80%產品皆為外銷，對國際市場依賴性極高，在競爭激烈的市場中，凸顯產品差異化是提高客戶使用忠誠度的策略之一。例如，國內振蕭機械便透過設備連網做資料庫管理，為業主進行遠端診斷的服務，並提供產品維護上的建議。
也有機械業者在設備中加入感測器蒐集每天運轉的數據，再依據各地區客戶使用機台的習慣來優化產品設計。藉由提高產品附加價值提升出口訂單的力道，這也是為什麼現在台灣機械業者致力打造設備聯網的用意。
政府推動智慧機械政策當中，目前已在市場發酵的是可協助中小型業者將傳統不聯網的舊產業機械數位化的智慧機上盒解決方案。目前產業界已有多家響應，包括工研院、精機中心、研華、盟立、施耐德(Schneider)等廠商。
上述提到，保持數據處理能力接近邊緣端將變得非常有價值，而擔任邊緣運算的終端裝置就非常多元了，可以是一個小型感測器、閘道器、微伺服器或是嵌入式電腦等任何具備運算、連網能力的裝置。
智慧機上盒也是製造業者部署邊緣運算的一種終端裝置，像是有業者所提供的機上盒解決方案中，就賦予本地端在連網產品上添加如資料收集與邊緣控制等的功能。專門生產四面鉋木機的勝源機械，產品100%都是外銷出口，客戶雖遍布全球各地，但在遠端服務上卻也帶來挑戰。
勝源機械在其機械設備加入施耐德Modicon系列產品中，專門設計給OEM機械設備製造商使用的PLC，從底層開始內建通訊後收集機台資料，並透過邊緣控制層的PLC能即時讓現場操作人員做出決策，縮短反應時間。
同時，這些資料後續還能上傳至雲端，讓位在遠端的勝源機械得以針對售出的產品進行診斷，並提供預測性維護保養與生產分析等建議，提升業主的生產效率。
台灣施耐德工業自動化事業部總經理孫志強建議，最理想的狀態是在設計新式機械設備中就先內置多功能的PLC，以省去日後還要額外連接其他設備。而針對無聯網功能的舊式機械設備，則是透過IoT Gateway以外掛的方式，允許在不需要更動現有設備的情況下，讓舊機械設備立即連網，進一步蒐集包括第三方的HMI或PLC資料。
設備聯網不僅是政府積極推動的目標，也是目前多數業者在推行智慧製造時極為看重的第一步。研華IoT嵌入式平台事業群副理歐家宇認為，設備聯網可以看做是為任何智能化服務的發展打下根基。包括研華本身在邊緣設備智能方案中所推行的設備實時管理與設備振動偵測等應用，也都是奠基於機聯網的架構下再推疊上去的服務。
但正是因為設備聯網是踏入智慧製造的根基，市場為了強調其重要性，因此也發展出許多強調軟硬體整合的解決方案。歐家宇表示，設備聯網方案的設計需要幾個關鍵，其一是因為由於設備種類眾多，邊緣裝置必須具備多樣化設備的整合能力。
除此之外，面對不同應用場域也會衍生出不同的連網需求，因此邊緣裝置也必須納入多樣化的連網能力。例如在太陽能板或風力發電的場域中，設備通常都在較偏遠或長距離的戶外地區，因此適用低功耗廣域網路如LoRa進行資料傳輸，而在工廠內的設備，則因為要求極高的穩定性，因此更傾向於使用有線的通訊方式。
在設備聯網的架構中，邊緣裝置最主要的任務在於數據的蒐集，因此對於數據的預處理能力也很重要，主要著重在於數據格式的轉換以及可執行輕量化分析，分擔雲端平台的運算壓力。除此之外，對於雲端平台的對接也需具備高彈性。
畢竟目前雲端仍具有較強的運算與分析能力，可對應較複雜的任務，而業者也可以在雲端平台上透過可視化一覽設備管理。例如工廠管理者面對分散在各地的設備，就可以透過使用雲端平台，在任何地點透過電腦或行動裝置隨時隨地確認設備狀態，並提前規劃預防保養等措施。
附圖：台灣機械設備高達80%產品皆為外銷，凸顯產品差異化是提高客戶忠誠度策略之一。ABB
資料來源：https://www.digitimes.com.tw/iot/package_show.asp…
abb plc 在 Accessing PLC metadata from Codesys (ABB AC500 PLC) 的推薦與評價
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