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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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