連結國內物聯網生態,台科大工業 4.0 實作中心為智慧生產開拓先機

作者 | 發布日期 2017 年 06 月 27 日 15:55 | 分類 物聯網 , 自動化 follow us in feedly

根據市場產業研究機構 IDC 研究,2014 年全球物聯網市值達 6,558 億美元,未來隨著更多裝置與物件連接網路,相關服務可望大幅成長。至 2020 年時,全球物聯網市值將可達 1.7 兆美元,年複合成長率 16.9%。而看準這樣的商機,不但政府把物聯網視為重點發展產業,民間企業也紛紛投入爭食大餅。期望繼個人電腦、智慧型手機之後,再創另一項台灣關鍵產業。




工業 4.0 關鍵:資訊收集與分析處理

透過物聯網讓工業 4.0 進行智慧製造,目前國內已陸續有企業導入,並逐步進入實作階段。這樣除了能使生產作業更具效率,降低錯誤風險,並且減少成本。更重要的是,透過物聯網收集到的資訊, 不但可以在未來提供更加客製化的產品,還能進一步運用在各種其他類別的製造生產上,對企業邁向彈性化營運管理有著莫大幫助。

然而,受限於當前工廠生產設備的老舊、品牌的多樣性,甚至是投資金額需求龐大的情況下, 除了少數大型工廠能夠進行整體提升,以台灣多為中小企業的規模來說,並不容易實踐工業 4.0 的理想。所以,為了協助產業界解決這樣的問題, 學術界遂透過政府相關單位的專案計畫協助,開始規劃相關的實驗。期望藉由相關實驗進行後獲得的資訊與技術,提供給產業界使用,達到建立工業 4.0 智慧生產的目的。台灣科技大學於 2016 年創設,並且預計在 2017 年邁入第二期計畫的全球首座工業 4.0 實作中心,於焉成立。

台科大資訊管理系教授羅乃維指出,發展物聯網的智慧生產時,許多人以為重點是在生產設備上的感測器,使得設備在這些感測器的協助下, 能高效率地運作生產。這部分固然是物聯網的要項之一,但更關鍵的是,透過這些感測器收集到的數據,要如何從其中分析出有用的資訊並形成制式化的參數,然後運用在各種不同廠牌的機器上,還同樣能夠製造出標準產品?尤其在大規模生產的工廠中,整理出每天不斷湧入的龐大數據,其後變成有用的資料,這才是物聯網運用在智慧製造的重點。

▲ 台科大設立的工業 4.0 實作中心第一期已經完成,目前正積極進行第二期的設備建置工程。(Source:《科技新報》攝)

台科大建立工業 4.0 實作中心為產業收集數據

這類資訊收集與整理工作,其實國外的生產設備大廠都有相關解決方案。但受限於企業必須採購同廠商一系列設備以收集使用資料,或者資料非得如此才能夠串聯建構出價值。導致對台灣許多經費有限的中小型製造業廠商而言,這目標幾乎無法達成。現階段的情況是,生產線上的設備可能來自不同的廠牌,也可能是不同時代的機器。所以,要如何佈署一個完整的物聯網機制, 對企業形成很大的障礙。而這也就是台科大為什麼要成立全球首座工業 4.0 實作中心的原因。

羅乃維指出,台科大的工業 4.0 實作中心,是由一群台灣涵蓋軟硬體專長的機械相關業者,結合日本與歐洲等廠商提供的硬體所成立。有別於目前德國安貝格工廠與中國大陸西門子成都工廠都是以工業自動化品(組裝電子產品)為主要生產對象,台科大的工業 4.0 實作中心是全球首座針對精密機械加工的工業 4.0 示範工廠。未來期望透過前端感測器的資料收集功能,加上後台系統的資料整合能力, 測試出完整的一套作業參數提供給業者,使得業者可以進一步佈署物聯網在生產設備,達到工業 4.0 智慧製造的目標。

整合國內外廠商生態系以建立物聯網產業契機

據了解,台科大第一期工業 4.0 實作中心的系統,在硬體方面主要由台科大教授群及台灣上博科技所開發的軟體進行整合,結合來自日本牧野與瑞士 Erowa 等硬體,以及來自台灣工具機大本營──台中地區的晏陽精密、徠通科技等工具機業者共同以無償借用的方式,提供精密模具生產所需的機械設備,打造國際級生產環境。

至於軟體方面,則是結合了德國西門子、台灣科盛科技與國外 ESPRIT、NCSPEED、 ARCOCAD、PC-DMIS 等 CAD/CAM 軟體產品,整合在工業 4.0 實作中心智能製造系統中。另外, 在地的業者如研華、大寶、盛百也分別提供資通訊產品以及耗材、刀具等。藉由約 20 家國際化團隊的組成,不論軟硬體或配件,未來在全球工業 4.0 相關供應鏈,台灣廠商可以藉此合作機會, 佔有一席之地。

▲ 結合台灣、日本與歐洲等軟硬體廠商合作打造,為台灣收集數據,邁向工業 4.0。(Source:台科大)

羅乃維指出,台科大工業 4.0實作中心提供產學合作一個絕佳平台。機械業者表示,國際合作已經是常態,全球的製造業在景氣不定的經營環境下,並不會以採購單一區域供應商的機器設備、軟體或材料作為政策,製造現場的真實產業環境早已是聯合國,哪家廠牌的設備 C/P值高,哪種軟體相容性好,就能夠拿到訂單。因此,台灣業者盡早加強國際化,提升相容性與整合性才是王道,這是本次產學合作業者的心聲,也是台灣業者走向世界的契機。

不過,台科大工業 4.0實作中心第一期的建構計畫,因受限於場地,使得內建的設備都是單一應用,還沒有建立一個完整的生產線。因此藉由物聯網感測器所取得的相關資訊,也僅限於單一設備為主。而為了達到整體化工業 4.0 的生產線內容,台科大目前正投入工業 4.0 實作中心的第二期計畫。在第二期計畫中,除了實作中心場地較以前擴大之外,還透過由台科大內部自行建立的整合機制,將相關設備連結成完整的生產線,可以進行全自動化的生產。預計在 2017 年完工之後展開全自動化的生產線製造工作。

羅乃維強調,台科大工業 4.0 實作中心第二期的規劃內容,除了延續第一期的相關設計之外,還將透過與國內相關設備大廠,例如工具機集團──友嘉集團的密切合作,進一步建立國產設備的工業 4.0 解決方案。而事實上,透過這樣的計畫,可以讓國內外設備在工業 4.0 製造時,整合彼此相關的參數,並且加以連結合作。

藉資訊收集以創造巨大商業價值

這些參數雖然對於國內民間企業在智慧製造上的建構至關重要,但考量成本問題,幾乎沒有民間企業有能力處理。所以,透過政府的專案補助、台科大團隊參與以及與國內外廠商的合作,進一步開發出這些工業 4.0 設備的參數,不但能以較低的價格供相關業者使用,甚至可以幫助國內工具機業者進一步設計出適合的生產設備,使得台灣能在工業 4.0 的智慧製造產業中出線。

事實上,這樣的做法也有機會帶動台灣廠商在物聯網產業上的發展。羅乃維認為,國外發展物聯網進度較台灣來得快,原因在於國外是先有目標,再思考利用什麼樣的技術來達成。這與台灣是先有了技術之後,才思考利用這樣的技術能達到什麼成果,邏輯很不一樣。關鍵在於,國外有了目標之後,就代表已經有了市場方向,技術發展就不會淪落至投資血本無歸的地步,也讓新技術容易發展成功。台灣若要發展物聯網,就該掌握此一方向。

▲ 台科大資管系教授羅乃維(左)及工管系助教授楊朝龍都表示,工業 4.0 關鍵在於數據應用,藉由數據應用才有機會創新產業發展。(Source:《科技新報》攝)

而對於羅乃維的說法,台科大工管系助理教授、亦是台科大工業 4.0 實作中心執行祕書楊朝龍就表示,透過台科大工業 4.0 實作中心設備所獲得的數據,可以用來解決當前智慧製造上的問題。而楊朝龍也舉了美國在工業 4.0 透過資料收集,來進一步解決運輸業車隊管理的例子,來強調這個應用的前瞻與重要性。

美國物流公司在管理運輸車隊上,透過應用物聯網參數來降低成本,並達到最高的運輸效益。在美國這樣幅員廣闊的國家,長途運輸物流是司空見慣的事情,當一個車隊上到高速公路後,什麼速度可以達到最省燃油、如何避免司機疲勞, 甚至該怎麼安排輸送最多貨物等等內容,都已經能透過物聯網機制,獲取相關的資料。接著, 貨運公司就可利用這些資料,善加設計車隊的規模、路線、行駛速度、車種、甚至是載重量等,用最低成本發揮最大的效益。

這樣的資料幫助有多大?楊朝龍說,在台灣這種比較小的國家可能難以想像。但對美國這種非常依賴長途運輸的國家而言,如果一個物流公司有數萬台貨車,則每年從車隊節省下的成本,短期內就能幫他們回收投資在物聯網方面的費用, 這也是他們藉由目標導向、發展新技術的做法。

物聯網產業不求新 只求快速解決問題

所以,台科大打造工業 4.0 實作中心的用意, 也就如同上述的實例,希望能掌握產學合作的力量,藉由研究取得的數據,在工業 4.0 領域中達成智慧製造的目的,並提升國內智慧生產的效率與附加價值,甚至成為出口到國外的重要資產。

事實上,當各國都在積極尋求物聯網發展的契機下,大家就會思考這是不是台灣產業的下一個發展機會。這個答案,包括羅乃維及楊朝龍都表示肯定。但台灣的物聯網發展究竟可以解決哪些當前問題?根據之前的案例來觀察,在物聯網底下會有多個不同產業所發展出的各種解決方案, 台灣廠商其實不需要有特別尖端的技術,只要能夠解決產業中的關鍵痛點,且這樣的解決方案又可以讓大多數的企業來使用,就能成為台灣廠商的良機。

此外,在目前的地球村與網路時代中,幾乎沒有企業能發展出自己獨一無二,但是競爭對手所完全做不到的產品。因此,在物聯網的未來,台灣廠商不需要專注於發展全世界大家都不會的技術或產品,而是不要落後別人晚一步發展出相關的技術與產品即可。羅乃維表示,就目前科技產業中產品推出的生命週期,只要晚競爭對手一個月上市就已經失去銷售先機,晚一季推出產品就意味著增加庫存,而再晚個半年就可以完全不用上市的情況來看,台灣廠商只要把握較早推出技術產品的優勢,就能在未來的物聯網產業中取得先機。

最後,羅乃維與楊朝龍都強調,物聯網並非新的技術,也不是現在才開始用的新工具。目前要架構工業 4.0 完整解決方案的各方面條件都已經具備了,也讓當前的物聯網機制能夠順利完成。楊朝龍表示,過去後端有電腦,前端有感測器,但是網路不發達,無法將資料快速傳遞,且電腦也無法處理大量資訊,甚至是金流的缺陷, 導致整體機制無法產生附加價值,讓大家不願意投資。如今這些問題都已經比過改善許多,也促成當前物聯網架構下的工業 4.0 誕生。所以,業者是否能順應這一趨勢,再創台灣產業的價值提升,就有待各界的合作與努力了。

(首圖來源:Shutterstock)