高速通訊與運算時代下的智慧製造商機

作者:

黃仲宏

刊登日期:2020/12/30

摘要:2020年10月美國蘋果公司(Apple)發表iPhone12智慧手機,正式宣告全世界進入5G高速通訊的時代。可預期的是5G通訊技術將對人類的生活、工作逐漸展現影響。就製造業來說,在高速通訊與運算的趨勢下,可以快速蒐集、整合從設計到服務流程的各種數據,制定生產策略支援即時決策,達到Time to Market的理想目標。「高速通訊與運算時代下的智慧製造商機」,將論述5G將加持5A的發展,5A分別指的是,AMR(Autonomous Mobile Robot, 自主移動機器人)、AGV(Automated Guided Vehicle, 無人搬運車)、AOI(Automated Optical Inspection, 自動光學檢測)、AR(Augmented Mixed Reality, 擴增實境)、AIOT(AI+IOT, 工業物聯網),而5A會協助產業發展智慧製造,特別是自主移動機器人(AMR)和自動光學檢測(AOI)。
Abstract:In October 2020, Apple announced its iPhone12 smart phone; officially declare that the world has entered the era of 5G high-speed communication. It can be expected that 5G communication technology will gradually affect human life and work style. As far as the manufacturing industry is concerned, under the trend of high-speed communication and computing, it is possible to quickly collect and integrate various data from design to service processes, formulate production strategies to support real-time decision-making, and achieve the ideal goal of Time to Market. In this article, ways for the 5G to support the developments of 5A will be discussed. 5A refers to AMR (Autonomous Mobile Robot), AGV (Automated Guided Vehicle), AOI (Automated Optical Inspection), AR (Augmented Mixed Reality), AIOT (AI+IOT, Industrial Internet of Things), and 5A will assist the industry in developing smart manufacturing, especially autonomous mobile robots (AMR) And automatic optical inspection (AOI)..

關鍵詞:第五代行動通訊技術、自主移動式機器人、自動光學檢測
Keywords:5th Generation mobile networks, Autonomous mobile robotics, Automated optical inspection

工業自動化與智慧製造的全球市場規模
2020年全球工業自動化市場規模為1,293億美元,預估2023年為1,600億美元,市場規模的統計含括工控系統與工廠自動化。1、工控系統:SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition,系統監控與資料擷取)、DCS(distributed control system,分散式控制系統)、MES(Manufacturing Execution System 製造執行系統)、ERP(Enterprise resource planning,企業資源規劃)、PLM(Product Lifecycle Management,產品生命周期管理)、MOM (Manufacturing operations management,製造運營管理)。2、現場設備:PLC(Programmable Logic Controller,可程式化邏輯控制器)、工業網路設備、辨識系統、工業機器人、伺服馬達、驅動器、電磁開關、感測器。如圖1所示。

5G通訊技術對於智慧工廠的發展日顯重要,再加上AI、IIOT、3D列印、RPA(Robotic Process Automation,機器人流程自動化)等先進的資通訊技術將讓工業自動化進化至下一個進程:智慧化,亦即智慧製造;結合上述元素的智慧製造的全球市場規模預計在2025年將達到3,010億美元,統計如圖2所示。勞動力的結構性短缺以及勞動力成本的上升,使製造業面臨轉型升級的需求,智慧製造的要義就是建構資訊物理系統,將設備、生產線、產品、工廠、供應商、客戶緊密地連接在一起,以實現智慧生產。不只是工業製造,服務業透過社群媒體、行動通訊技術和各式互聯技術與客戶展開互動的數位轉型必將加速。而疫情對於人員的隔離、流動限制,會讓製造業與服務業為維持生產力,加快導入無人化及自動化科技,諸如智慧工廠、無人載具、無人化商店等。雖無法預測疫情何時結束,但企業將更重視防範風險,面對不確定的疫情因素,製造業一定會更加重視自動化,加速布局智慧製造。

圖1 工業自動化的全球市場規模  資料來源:工研院產科國際所2020機械年鑑, ITIS研究團隊(2020/10)

 

圖2 智慧製造的全球市場規模  資料來源:工研院產科國際所2020機械年鑑, ITIS研究團隊(2020/10)


5G技術將加持5A的發展
從AI、5G、6G、電動車、自駕車、AIOT到機器人…科技發展的速度不斷加快,可確定的是先進科技的發展成了國家競爭力的主軸。在產品生命週期快速和生產線可能需不斷重構的趨勢下,製造業已邁向生產運作更具彈性的特點;因此,機台設備的大量互聯及彼此間溝通訊號的低延遲,還有機器人與人的協作、機器人間的協作,是可以預期的。由於5G的高速傳輸與低延遲特性,有望讓雲端科技,內建大數據分析的演算法技術DT(Data Technology,資料技術),逐漸落實到生產線中,未來的製造業將會是一個結合IT(Information Technology)、CT(Communication Technology)、OT(Operation Technology)與DT的智慧製造情境。先進的資通訊技術將讓工業自動化進化至智慧製造;機械設備必須具備智慧化的能力,它們彼此之間要能被溝通(大頻寬)、製造系統必須更彈性、多樣(廣連結)、即時反應(低延遲)。

 

 

 

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