技術專輯主編前言 | 智慧精密機械技術專輯主編前言

作者:

羅佐良

刊登日期:2021/10/27

製造業的演進在歷經蒸氣動力、電力及資訊等三次革命後,由智慧製造所推動的第四波工業革命。以智慧製造為主軸,打造智慧工廠可大規模生產差異化客製化產品,生產設備間藉由物聯網相互溝通,更可透過大數據與雲端運算,進行自主管理與效能改善。依照IDC(國際數據資訊有限公司)的調查報告,超過60%的製造業者或軟體開發商,準備將製造系統相關軟體轉移至雲端環境,其中包含諸如ERP、MES、SCADA、APS、供應鏈管理等主流製造相關資訊系統,顯見雲端平台因其高度調整彈性、可跨平台支援、資源共享、快速且彈性的服務模式、資訊安全防護機制等特點,將會在未來成為國際主流發展目標。IDC預測到了2021年,全球GDP將有50%來自「數位化」發展,包含產品、服務、技術、營運等;亞太地區預估將有60%的GDP來自數位化,臺灣也會有超過55%的GDP貢獻來自數位產品與相關服務。

雲端平台目前已成為企業提供服務的必備要件。根據 Forbes市調機構的預估,全球公有雲服務市場2019年成長17%以上,從2018年的1,758億美元成長至2,062億美元,目前每季200億美元營收的軟體服務(SaaS)亦以年成長率32%之速率增加。2019年各類型的雲端服務使用率均提升,Forbes預測各種以雲端服務方式供應的產品,在未來幾年中將出現大幅成長,SaaS市場於2020年成長18%。Frost & Sullivan市調報告亦指出,2019年全球雲端服務的市場收益持續成長,且至2021年約有70%的企業應用程式將以雲端為基礎,企業將持續推動數位轉型以保有競爭力,以具更高的機動性、更好的成效與更低的營運成本優勢的雲端平台提供應用程式與服務。

國際設備大廠運用自身打造之開放式物聯網雲端平台基於AWS、Azure、Google等公有雲平台(PaaS),建立工業物聯網及應用服務,除提供客戶額外製造服務外,透過雲端佈署的便利性,建立軟體(SaaS)市集方式與合作夥伴打共同造創新應用模式來鏈結產業供應鏈生態系統,打造各產業運用其機電產品的成功案例,已是全球製造、工控、設備大廠發展趨勢。如大家熟知的Siemens/MindSphere, GE/Predix與 Sandvik /CoroPlus。

臺灣於2014起陸續推出智慧製造相關計畫,以開發智慧機械、物聯網、巨量資料、AI、Digital Twin、雲端運算等技術來引領製造業、商業服務業等與服務附加價值的提升。機械公會-柯拔希榮譽理事長呼籲政府推動之智慧機上盒(SMB)輔導計畫自2018年起,推動3年已達成5,301台設備聯網,協助11類產業249家廠商達成數位化轉型,預計2021年達到萬機聯網的目的。因此更進一步指出:大多中小企業無較多資本投入研發智慧功能模組,須建立一公版智慧雲端平台,結合智慧機械盒連結各機械設備並利用機聯網方式提升機械附加功能,優化生產模式與降低物料損耗,運用生產數據與人工智慧技術。簡單的說,當政府鼓勵製造業者將設備裝上機上盒後,應該有更多軟體可以提供智慧化服務,增加設備業者設備價值與製造業者的製造競爭力,進而打造智慧製造服務的生態系(設備業+製造業+軟體業)。

數位轉型與智慧製造技術是供需關係的組合,技術方面包含了需多設備硬體、物聯網、AI、CPS、MES系統整合甚至是供應鏈串接或排程之ERP等先進技術,不過最終能提供滿足客戶需求的轉型方案才是智慧製造技術真正的落地方案。製造業者處於工業2.5~3.7的大概是智慧製造方案提供者最大的客源區段,越接近工業2.5硬體所占的比重越高(自動化、具聯網化設備),越接近3.7則智能化軟體的比重就越高,甚至在往上提升,絕大多數都是軟體工程的範疇了。因此,客戶的需求慢慢地從硬體智慧升級轉向軟體加值,這是智慧製造必經的過程。

過去法人研發團隊對許多技術領域有所創新突破,如:智慧製造、複合材料、機器人、控制器、感測器、5G技術、智慧製造技術驗證場域、機械雲等計畫。而機械雲計畫則是開發SMB上的Middleware(Runtime)讓未來不同智慧製造計畫中之APP可以在各式的SMB上同時運行,並建置大型的APP市集提供客戶下載使用,因此智慧機械雲計畫可以說是一個整合各方的APP到一個共通的運行環境中。試想每個包含莫測高深技術的APP是一個特效藥丸,而客戶要的一個全方位的處方籤。因此,機械雲最大的貢獻就是整合多方的APP,讓客戶在轉型的路上可以快速地找到不同藥廠提供的組合藥方。

台灣的經濟,過去很大比例仰賴大陸市場。然而在中美對抗、疫情的影響下運輸、通膨、匯率因素使然,製造業轉移回台灣或東南亞是有利基存在的,另一項優勢是台灣製造的高科技人才與經濟部投入的許多法科計畫成果,可以快速的與業者組成可國際服務之SI,供推台灣製造。

台灣在此地緣格局變遷下,供應鏈重組、生產基地遷移已成為製造業最迫切的需求,所幸我們已有許多技術手段可以解決企業邁向數位轉型、智慧製造過程中的各種問題,如能更近一步將這些技術手段整合成數位雙生,利用物聯網、雲端運算技術整合成數位雙生協作體系,將可協助產業界重新打造一個韌性供應鏈。本期內容我們邀請到台灣微軟物聯網亞太創新中心葉怡君總經理從宏觀角度闡述從智慧機械出發,創造全球製造新韌性,產科國際所陳侑成副研究員為我們進一步說明製造業導入數位分身技術的發展趨勢與應用。製程診斷與優化演算法是數位雙生的關鍵組成部分,也是各別應用領域研發人員投入開發的重點,例如廖建智等所發表的“切削加工表面缺陷肇因數位雙生分析技術”、陳志明等所發表的“整合型車間加工刀具管理解決方案”、黃成凱等所發表的“應用於顯示器自動化檢測之機械手臂虛擬工具中心點自動校正與位置教導系統”、戴仲裕發表的“工具機的數位雙生自主化及其應用”,上述成果各自代表工具機產業、金屬切削加工應用技術的不同面向,黃美華等人發表“超低浴比輸送帶式智慧型染色機”則為我們介紹連續生產的紡織產業如何建立數位雙生技術。梁碩芃等人發表的“5G 虛擬工具機控制服務與數位雙生沈浸式互動”闡述了當5G時代來臨時,設備控制系統與數位雙生技術的新樣貌。所有的數位雙生都需要借助物聯網技術連結設備與彼此協作,王培寧等發表的“智慧機械雲平台之 SMB 機聯網平台標準 Runtime 技術“介紹近年來法人大力推動開發的標準化工業物聯網軟硬體架構與電商平台,此平台可大幅簡化智慧製造、智慧機械雲端運算服務的開發、銷售與佈建。生產管理系統無疑是串接供應鏈最重要的樞紐,郭晨暉等人的“智慧製造執行系統與應用技術”以及吳志勇等人的”雲端 ERP 在供應鏈串接的應用介紹”為我們闡述從產線數據到跨廠、跨供應鏈訂單、生產進度串接的完整解決方案。

本期智慧精密機械技術專輯以各領域之智慧方案介紹為基礎,並可透過機械雲端服務落地,期待對於讀者心中縈繞之如何轉型想法有所幫助。

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