談到工業4.0就一定會談到智慧工廠。從智慧工廠的定義與產業範疇來說,我們從三個面向來看,1. 智能設備與系統2. 資料分析 3.人機協同。如何運用ICT硬體、軟體與系統整合技術,使工廠生產行為具有感測連網(IoT) 、 資料蒐集分析(Big Data)、人工智慧(Artificial Intelligence,AI)、虛實系統整合且具人機協同作業等特色,稱之為「智慧工廠」。 所謂「智慧化」,應該工廠具有「可自主調整廠區與產線之產能配置、可自主調整上下游供應配送(SCM)、可自主優化生產環境之資源(MEX)與能源配置(Energy Management)、可輔助人員正確完成各種操作與組裝(HMI)、可即時逆向追蹤生產進度與履歷(RFID)等特色。智能設備與系統與資料分析皆以物聯網為發展的基礎。
來自市場的趨勢資料,2015年全球智慧工廠市場規模超過1,800億美元,其中以工業機器人與自動化製程設備所佔市場規模為最大(雖然這還不是我公司的主要業務項目),所佔比重超過9成,然預估未來資料分析部分之比重將持續成長,至2018年將突破3成(這是系統整合商以Solution 銷售的重點)。
很多的國際大廠在關鍵領域中都站有其領導的地位;比方說虛擬工廠設計就以Siemens 、PTC 、 Dassault Systemes 代表,巨量資料與雲端運算,IBM與HP也是不惶多讓;物聯網的部份也不能忘了Beckhoff 、MOXA等,智能設備與系統的GE 、OMROM 、Panasonic 、 Advantech 、ADLINK 、IEI 等還有機器人 / 機器手臂的另一專業領域。「虛擬工廠設計與自動化系統整合」的關鍵領域以之重要性分析建置實體生產線與工廠之前,先在虛擬系統進行生產線與工廠設計,以及直接在虛擬系統進行自動化系統整合規劃,大幅減少實體建設與整合所需要的資金、時間、材料等重要成本,讓產品得以更快速進入市場,所產生的巨量資料與雲端運算運用雲端運算能力分析由每台機器設備與裝置所傳來的巨量資料,進行篩選、過濾設備可能故障原因、產品瑕疵發生原因,提高設備使用率與產品品質。另可透過巨量資料分析市場終端消費需求,提供次世代產品功能設計之參考。「物聯網」利用感測、有線、無線、行動、衛星等通訊網路,使設備、裝置、控制 中心之各種數據資料與參數,可以在設備、裝置、控制中心之間傳輸, 且具避免電氣干擾、資料竄改、線路備援等安全機制,確保每一筆資料之安全性與穩定性。「機器人 / 機器手臂」以機器人與機器手臂取代人力,執行高重複性、高負重度、高疲勞性、 高傷害性、高危險度等作業,提高製造時數與產線產能效率。「智能設備與系統」可智能判斷與決策,並主動與其他設備交換資訊,不需人力介入即可依據實際狀況進行運轉調配,提升材料、能源、人力等資源之利用效率。