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IPC技术成熟 智慧制造更具优势
 

【作者: 王明德】2018年11月12日 星期一

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台湾内需市场不大,外销成为经济发展命脉,在此态势下,台湾厂商必须与全球各地厂商直接在市场上竞争,为加强竞争优势,利用自动化技术来提升生产效率与产品品质,已成为台湾厂商主要的企业经营手段,近年来工业4.0概念兴起,更成为制造业的重要趋势。


工业电脑厂商布局制造业已久,虽然传统自动化技术业者仍占有多数市场,不过近期的智慧制造讲究IT与OT系统的链接,以PC Based为核心的工业电脑,已开始扮演成为两大系统的桥接角色,透过OT与IT系统合流,让两大系统的资讯得以交流、运作得以同步。



图1 : 以PC Based为核心的工业电脑,已开始扮演成为IT与OT系统的链接两大系统的桥接角色。 (Source: Advantech)
图1 : 以PC Based为核心的工业电脑,已开始扮演成为IT与OT系统的链接两大系统的桥接角色。 (Source: Advantech)

由于自动化系统涉及工厂生产,对系统的需求与架构都与一般IT系统不同,因此现有的作法包括两种,一是维持现有架构,以乙太网路转接器链接IT系统,另一种作法则是直接变动自动化系统,像是部分自动化大厂以PC技术为架构,采用Intel处理器,所设计的I/O埠也都为PC系统规格,在稳定性与相容性兼具的状况下,也为市场所接受。


PC在制造市场攻城掠地

这种的概念就是所谓的可程式自动化控制器(Programmable Automation Controllers;PAC)类似,以PC技术来架构工业规格控制器,由于架构不同,因此与市场原有的PLC应用的对象也会有区隔,由于PAC的效能要比PLC更佳,因此在一些需要大量运算的领域,如视觉处理,就会用到PAC,而比较简单的控制,则使用PLC即可。


就整体发展来看,自动化架构已逐渐往PC架构发展,主要原因在于PC技术的成熟。自动化生产架构一向讲究稳定,如果系统故障将会造成生产线停摆,形成重大损失,因此各自动化厂商研发新产品时,都会将稳定度摆在效能之前。


而PC技术过去应用在消费性领域时,稳定度就饱受质疑,要在制造领域使用,使用者难免充满疑虑,这也是传统自动化厂商长期在自动化市场占有优势的主要原因。


不过这几年PC技术渐趋成熟,稳定度大幅提升,尤其是问世较久的系统都已被长期检验过,逐渐获得市场信任,突破稳定疑虑后,PC技术的高相容性、友善介面、短学习曲线的优势就被突显出来,成为产业的新趋势。


无线技术渐受青睐

除了PC化之外,无线技术也逐渐成为制造业的重要设计之一,无线技术之所以受到制造业的青睐,在于可省下布线繁琐事务,与满足即时性需求等两项优势,借无线环境建置提升工作效率、增加产业竞争力及降低成本。


想要在不影响生产机器正常运作的前提下,在摆满机械设备的工厂环境中拉设网路线路,宛如是不可能的任务;因此,企业多半会选择无线网路,因无线网路除了能让企业不需花费时间铺设管线,也能排除恼人的杂乱线路,加上传统使用RS 232传输线路连线,还需受限于一定的通讯距离,无线网路则可延长至50~100公尺,日后如变更机器摆放位置,将更具有弹性与便利,因此对于运作复杂的工厂环境与临时工地而言,选择无线网路是较佳的策略。



图2 : 这几年PC技术渐趋成熟,稳定度大幅提升,尤其是问世较久的系统都已被长期检验过,逐渐获得市场信任。(Source: Robotic Industries Association)
图2 : 这几年PC技术渐趋成熟,稳定度大幅提升,尤其是问世较久的系统都已被长期检验过,逐渐获得市场信任。(Source: Robotic Industries Association)

以CNC机台为例,传统作法是工作人员必须使用1台PC或NB连接至CNC上的串列埠,再下载程式与规格到CNC机台,故必需拉设许多线路连接机器,让工作环境变得相当复杂。但在使用无线网路后,透过无线网路将主控端电脑程式资料传送到中介的固定或移动式无线传输器,之后再分别发送至个别的车床上,车床即可依照讯息执行所要求的动作,如自动切割成指令设定的尺寸,并回传进度与良率等,改进了有线环境需要分别配线的缺点。


过去在工作现场受限实体线路不利移动的情况下,让网路架构多为定点式设计,但在OT与IT系统的整合趋势下,能在移动中利用无线技术接收、传送数据资料,还可随时随地连回电脑主机更新、查询资讯,如透过移动式设备查询MES资料、厂内制造管理进度、资料回报,或是在厂房仓库里,加速货物盘点与运送过程等应用,对制造业来说将更具有吸引力。


目前制造业工厂早已布建实体网路线路,无需再次支付费用来建置另一套网路架构,因此制造业使用无线技术的动机非单纯为节省布线成本,而是基于对行动性的渴望。企业不再满足于回到桌上、定点连接网路,转而强调无缝隙环境与拥有即时解决问题的员工能力,未来也容易从IT跃升为行动化架构,因此透过无线传输方式将成企业主流。


制造流程和管理系统可说是位于多个专用网路中的「资讯孤井」,彼此相互隔绝,如果企业各部门之间相互隔离,员工就无法快速获得所需的资讯,也无法作出完整的决策,因此将机构内分立的制造流程转变为统一与和谐,随时利用无线技术、手持设备获取即时资讯的改变,不但提高员工移动性,也可增加连接性。


IPC优势渐趋明显

要在生产现场布建无线设备,制造业通常会有几个疑虑,其中主要就是对于稳定性的要求,而除了稳定的要求外,尚可归纳出延迟性、干扰源与安全性等问题,这也是在工厂布建无线系统时所面临的问题。事前对于因应对策的思量缜密程度,将决定后续工作环境无线通讯系统表现的优异程度。


传输载具从有形网路线,转变为无形频率,不稳的现象也随之增高,相较于校园、商业办公环境,工业现场接受无线通讯成长步伐较为缓慢。无论何种产业,对于工厂每一流程间的协调度与稳定度皆是最高标准,在追求最合适、最稳定而非最新型机器设备的思维下,相对地造成无线网路成为企业主心中的次要选项,当制造业决定转向投入无线通讯时,必须了解有些无法避免的问题需要调解与克服。


从整体发展趋势来看,智慧化已成为制造业的既定趋势,而智慧制造的两大重点–控制与联网,都将是系统建置的成功关键,相较于传统自动化技术,工业电脑在这两方面都有其优势,而随着智慧化的逐渐落地,此一优势也将会越来越明显。


**刊头图(Source: GE)


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