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智能工厂与自动化究竟是怎样的关系

点击次数:更新时间:2017-09-25 10:09:03【打印】

   智能工厂导入自动化技术行业已久,近年却又兴起智能工厂的概念,究竟智能工厂与自动化的关联如何?智能工厂的应用价值又在哪里?
   智能工厂的阶层可以分为三个层次,第一层是以自动化及控制为主的设备层解决方案,导入的应用为CNC数控设备,以及PLC、I/O、触摸板及运动控制产品为主;第二层为人机界面和监控系统,导入的应用包括HMI/SCADA、整合监控厂务设备、收集实时及历史数据及整合分析效能与节能控制;第三层为生产管理解决方案,导入的应用为MES/EMI,提供生产线工单、投料、备料全自动信息。
   一般而言,三个阶层会依序导入,但也有智能工厂会选择三个层次一起做。如果从数据结构的角度来看,最底层是用控制器直接控制生产线,做一些实时处理,往上一层到了HMI/SCADA,就可以看到历史数据分析及整个工厂的状况,才能发展到下一个阶层的工厂效能、质量分析及生产管理,最后完成全厂的数据分析后,才能链接到ERP。
   如果从软件解决方案的角度切入,最上层为实时信息入口网站,然后依序为智能工厂性能分析和生产执行、综合质量管理、资产管理、工厂数据库、图形监控设备及最底层的编辑与控制,这些作业平台,智能工厂可以根据需求来建置。
   导入智能工厂应用可以带来的好处,是显而易见的。以LED灯具生产线为例,每一个LED灯具的工序多达数十个,每一个工序都要做好分配。为了追求生产速度,可能就需要20几个人来装配,但导入自动化生产线之后,7秒就可以完成一个LED灯具,而且只需要用到三个人。
   但导入自动化之后,生产线的设计也要重新设计,以前述的LED灯具为例,该智能工厂就将生产线做成ㄇ字型,是因为要考虑智能工厂现场的空间,以及仓库的位置,如何进出料、如何维修等,才能设计出符合实际需求的生产线形状。
   接下来就是进入SCADA,也就是Supervisory Control And Data Acquisition,凡是具有系统监控和数据撷取功能的平台,要搭配相对应的软硬件,才能称之为SCADA。
   设置SCADA的目的,是希望透过计算机的实时监控设备,提供系统设备作整体的监视、控制、自动定时纪录、打印及查询并提供设备的实时运作状况。智能工厂可借此建立长期的设备维护数据,有效的运用维护人力资源,提高设备维护质量及设备运转效率。SCADA可满足各式各样的系统设备,如电力监控系统、空调监控系统、消防监控系统、门禁监控系统、制程监控系统等。
   另一个攸关智能工厂应用的项目是图控系统。专家指出,图控接口要成功,必须要先理解,人与设备间的接口,其实存在于控制设备与屏幕图形之间的对应关系,真实世界的设备、感知器或控制器,转成计算机屏幕的各种对象时,要能做到完全对应,工程师需要一点美学修养,才能呈现接近真实世界的状况,让控制人员能够藉由屏幕图形就能显示设备运作状况及透过屏幕控制设备的运转。
   一套完整的监控系统,需要许多组件的构成,以制程设备监控系统为例,制程设备上要有感测及制动装置,并将数据转换及传送到控制系统,控制系统至少要具备显示、记录、调节及致动等功能,由操作人员根据前台后传的数据进行处理。因此所有的数据在送到后台时,一定要妥善处理,如有70%的警告可能只是误报,监控系统要有能力做判断。
   除了前述的系统平台外,硬件架构也需要妥善考虑,才能建构出智能工厂。首先是联机的基本需求,通信协议应该要尽量选择市场现有的,尽量减少自行开发,以免设备之间的联机产生问题。
   其次是选择仪控设施,目前的仪控设施接口,非常多样化,除了有目前盛行的Ethernet外,过去的RS232/422/485仍然还是有在使用。其实智能工厂也不一定非Ethernet不用,因为考虑建置成本,过去的投资不一定要舍弃,但不同的仪控设施接口,会影响通信线路的配置,包括设备、距离、速度及成本等,工厂在导入解决方案时,要做好取舍规划。
   而在计算机设备的选用方面,包括联机计算机数量与配置、工作环境、计算机规格及外围装置,都要做好充分考虑。专家认为,选用的关键完全取决于系统的承受度,该用服务器就得用服务器,不要因为节省采购成本,而选择较为便宜的计算机设备,因为一旦选择错误,导致设备常常故障或当机,维护成本未必划算。
   
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