5G 未來工廠如何提升營運效能？淩華將 5G 結合 DDS 技術讓各式機器人能互相「自主協作」！

Posted on2021/01/27

當傳統製造業面臨少量多樣的客制化需求增加，卻同時需解決招工不易等課題時，工廠從現行的人工、自動化作業邁向「智慧工廠」成為必然趨勢。然而未來智慧工廠若想做到良率、效率的提升，還要能夠適應像是 COVID-19 的疫情挑戰，僅以個別機器獨立運作的模式已無法滿足，取而代之的將是由各式固定及移動機器人自主協作，達到端到端能互相「溝通」，如同人類即時協調的作業模式！

各式固定及移動機器人自主協作的「智慧工廠」是未來趨勢。

但想達到智慧工廠的此一目標，「串聯」各個機台並達到「即時傳輸」的技術就相當重要。隨著 5G 時代的來臨，其大頻寬、大連結、低延遲特性已解決即時傳輸的需求，但如何做到串聯各機台，甚至讓彼此之間能互相協作呢？

未來工廠如何提升營運效能？讓機器如同人做到「自主協調」！

https://www.facebook.com/watch/?v=1082872315460131

近年積極佈局智慧製造軟硬體整合的淩華科技，針對機器人協作的方式提出了「群機智主」（Swarm Autonomy）概念。淩華科技新世代機器人平臺事業處王健豪博士指出，「Swarm Autonomy 是指工廠內各機台設備都具備自主運作、智慧溝通的能力，可說是物聯網概念的進一步擴展，更強調機器的自主性與系統擴張性，這也是我們認為未來智慧工廠中各機台互動運作的樣貌！」

以工具機製造專長的友嘉集團，近年也瞭解到客戶因為人力缺乏與需求轉變，對於物流、檢測以及技術服務都有迫切的升級需求。因此在 2017 年與淩華展開智慧化未來工廠的建造計畫，友嘉集團智慧製造與資料服務部林勤喻總經理分享，「過去工廠導入機器人或自動化設備只是用來取代人力。但未來將以人機協作為主，必須結合智慧功能，才能為工廠營運創造更高的價值。」

淩華如何讓機器人從單向資訊接收到「群機智主」的互相溝通？

淩華科技新世代機器人平臺事業處王健豪博士表示，未來智慧工廠若要提升運作效能，就必須達到「群機智主」，其中的關鍵技術就在於「即時邊緣通訊系統」技術，讓機器之間能即時傳輸資料並快速回應，進行溝通。圖片來源：TechOrange
而 Swarm Autonomy 這樣的目標該如何落實呢？關鍵便是「即時邊緣通訊系統」（Data Distribution Service，DDS），透過此一技術淩華成功讓機器與機器之間能即時傳輸資料並快速回應，解決機器間平行、透明、即時的溝通需求。

淩華的機器人控制器 ROScube 整合 ROS 2 機器人作業系統，預設就是淩華的 DDS。

王健豪博士表示， DDS 是由淩華在 2015 年併購英國公司 PrismTech 後引進的一項技術，過去主要是用在軍事航太領域，大幅改善了傳統主從式（Client/Server）架構的缺點，採用發佈/訂閱式（Pub/Sub）架構的點對點、分散式通訊，具備優異的穩定性與可靠性，且它是一個仲介軟體，傳統工廠在導入時不用花費大量成本，亦不必更換現有的硬體裝置設備。

不過，過去因為 DDS 的技術門檻高，市場並不普及，然而隨著次世代機器人作業系統（ROS 2）在 2017 年把 DDS 納入其通訊層後，大幅降低了 DDS 的應用門檻，讓更多人都能輕鬆利用分散式通訊帶來的效益。

創造最即時的溝通成效！DDS 結合 5G 提升機器人的反應速度

資策會先進通訊系統中心王德仁協理分享，「DDS 具有 QoS（服務品質）機制，可確保資料傳輸的品質，是與 5G 的理想結合，可提供從通訊層到資料層的良好串聯。」

王健豪博士分享，雖然 DDS 這個仲介軟體可適用於不同的底層通訊硬體，但怎麼做到從自主移動機器人到自動化產線等異質性設備之間能「即時溝通」，就必須靠 5G 的高可靠度與低延遲特性！而 DDS 技術如何在臺灣與 5G 順利結合？淩華找上具有豐富前瞻技術經驗的資策會協助落地應用。

資策會先進通訊系統中心王德仁協理表示，「DDS 具有 QoS（服務品質）機制，可確保資料傳輸的品質，是與 5G 的理想結合，可提供從通訊層到資料層的良好串聯。」

資策會協助在新竹湖口岩田友嘉工廠建置 5G 專網設備，將 5G 結合 DDS 技術落地應用。

林勤喻總經理亦指出，「佈署智慧工廠時需考慮彈性生產、以及工廠擴容性、快速換線等各種需求。而 DDS 是一個仲介層，可適用於有線/無線或多種無線技術共存的製造環境中，又具備高可靠度特性，再結合 5G 的低延遲與高速傳輸，將能大幅提升機器人等自動化設備的敏感度與反應速度。」

導入 AMR/AOI/MR 3 大應用，改善製造業良率、效率、停機問題

友嘉集團智慧製造與資料服務部林勤喻總經理分享，目前淩華、友嘉與資策會三方已在新竹湖口岩田友嘉工廠布建 AMR（無人搬運車）、 AOI（自動光學檢查）、以及 AR（擴增實境）智慧眼鏡 3 大應用，不僅提升 15% 良率，更降低 20% 成本。

目前 5G 結合 DDS 技術已實際建置於新竹湖口岩田友嘉工廠內的工業級噴槍生產線，由 AMR（無人搬運車）、 AOI（自動光學檢查）、以及 MR（AR/VR 混合實境）智慧眼鏡 3 大應用打造真正的 5G 未來工廠。

產線設備運作監測中心透過 5G 結合 DDS 能即時整合產線資訊，串連 AMR 自主移動機器人運送零元件至各檢測部門，提高生產效能！

首先，以智慧工廠最講求的「效率」為例，過去由人工搬運可能會有開小差或需要休息的問題，但透過 AMR 的佈署將能達到未來關燈工廠的需求，加上 5G+DDS 所具備的優異擴容性，可依據不同的生產流程迅速調整搬運路線，大幅提升生產彈性。林勤喻總經理分享，未來若是應用在更大的場域、更多台 AMR 同時協作，將更能凸顯 5G+DDS 的效益

基於 AI 之 AOI 系統能整合六軸機器手臂，進行取像後將相片傳輸，並在後端即時分析檢出產品瑕疵，同時優化檢測模型達到高可靠度的噴槍水漬殘留檢測系統，縮短檢測時間。

同時，「良率」也是追求效率的同時，不能忽略的指標之一，過去工廠多以人工方式進行產品檢測，但常常發生檢測品質不穩定、甚至資料登錄錯誤的狀況，目前友嘉透過導入淩華搭載 AI 技術的 AOI 機器視覺設備檢測噴槍水漬，藉由 5G 快速達成影像的傳輸，以及光學儀器的取像調整，不僅良率提升 15% ，更排除掉人為、資料出錯的機會，讓生產成本降低 20% 。

產線人員透過 MR 智慧眼鏡與中控端進行雙向溝通，即時將視覺畫面與機台參數結合，提供遠端分析與指導。

再者，「事故停機」更是製造業生產中重大的隱形成本，像是今年受限於疫情，老師傅或維運廠商無法即時移動協助排解機器停機的問題，資策會藉由「MR 眼鏡」的應用協助友嘉建立遠端支援服務的能力。林勤喻總經理解釋，「當客戶機台有問題時，現場人員可利用 MR 眼鏡把影像傳回給我們的技術人員，再透過結合機台參數的判讀，能夠第一時間解決客戶問題。」

他認為，新技術導入除了為公司帶來有形價值之外，更重要的是激勵員工自主學習、思考未來工作可能性的無形效益。同時，也藉由更多生產流程與機台資料的積累，配合友嘉自行開發的資料分析平臺，未來將能提供更完整的解決方案與資料服務給客戶。

5G 結合 DDS 智慧工廠生態圈模組成型，加速開發不同製造需求
在淩華、友嘉和資策會的共同合作下，率先在國內打造了一條 5G 示範生產線。事實上， 5G 結合 DDS 在智慧工廠的應用，即使在國外也仍是處於草創期。

為了進一步擴大應用，王德仁協理表示，資策會除了進行前瞻技術研究之外，將以成立工作小組的方式，廣邀像是淩華這樣的製造業及 5G 專網設備業者加入，提供像是 5G 伺服器或是整合式的 5G 小型基地台等產品，來推動此技術的成熟發展，未來甚至可把智慧工廠解決方案輸出到國外。

ADLINK 的多接取邊緣運算伺服器系列 MECS 符合 OTII 標準並通過 NGC-Ready 驗證，同時可作為 5G RAN 建置時的白牌解決方案。

王健豪博士也認同說，智慧工廠的範疇很大，不是一家公司可以獨力完成的，需透過整合包括 Intel 等軟硬體即時技術平臺供應商，以及感測器、系統整合業者，和友嘉這樣願意投資與實際應用的終端使用者等眾多合作夥伴一起建立完整的智慧工廠生態圈。

而淩華目前也將針對 ROS 2/DDS 結合 5G 技術，開發出一套軟硬體整合的解決方案，相信未來不管是智慧工廠、智慧城市或是自駕車都將有更多點對點的通訊需求，而這些需求就能藉由淩華的控制器協助客戶平臺加速開發！

影片：
https://www.facebook.com/watch/?v=1082872315460131

資料來源：https://buzzorange.com/techorange/2021/01/27/5g_dds_swarm_autonomy/

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【tsta協會-產業資訊】

～Wearable EXPO 2020～

「2020日本國際穿戴式裝置科技展」
6th WEARABLE EXPO - Wearable Device & Technology Expo

From：https://www.wearable-expo.jp

日本東京WEARABLE EXPO 2020展覽重點摘錄

1.NIPPON MEKTRON 主要發展各種軟式電路板技術，本次展覽遠端觸感穿戴技術，可以遠端傳遞壓力、震動以及冷熱等系統整合元件，可以將遠端感測到的震動與溫度傳遞到另一方的手套上。

2.Shima Seiki 針織設備專業廠，今年展出可以直接將塑膠管織入雙層布料的設備，關鍵技術有兩個第一個是塑膠水管先在表面織造一個減少摩擦，第二個水管張力控制裝置，讓水管可以固定張力避免卡機.產品應用方面，透過雙層織造結構，將金屬絲織造成開關，以及將碳黑長絲編織成關節感測器，作成形變感測器，展示非常流暢！

3.Suminoe Textile Co.,Ltd. 透過紗線多層塗層的方式可發展出太陽能紗線，透過光線照射可以產生的能源，強調可以全方向的接收太陽能；此外，該公司也透過紗線包繞的方式發展濕度感測紗線，透過電阻變化用以尿床偵測。

4.VOLTECH 展示貼片是心電圖感測裝置以及GPS模組，應用在警察的執行安全防護上。

5.JAE 日本航空電子工業，聚焦在智慧衣/布料的電子與軟性導電的介面技術，不管是布料、電線都可以封裝成端子，提供電子服飾的軟硬整合代工服務。

6.TOYOBO 今年仍以主導超薄導電銀/碳薄膜，應用於生理監測服飾上，主要提供呼吸、心電圖、肌電圖以及活動偵測等應用產品，已經有部分產品上市銷售。

7.Feel the same Inc 開發矽膠形變感測器、電容式感測元件貼合在手套的關節處，可以即時偵測手指彎曲程度，應用在互動遊戲與訓練穿戴載具上。

8.BOVIA CO.,LTD. 工研院資通所的衍生公司，導入邊緣運算應用在行動人臉或車牌或物件辨識，可以在1秒內就發出警告，目前已於台灣警政單位廣泛應用，今於東京穿戴展獲得許多客戶關注！

9.J.S. Power co.,LTD.台灣專業電池廠，主要展出超薄型離電池，標榜薄型與通過UL等安全認證。

10.ALPHA 艾華電子今年主打彈性電容式拉伸感測器，拉伸率>150%且具有很高的再現性。

11.LITEX 富鉅紡織科技今年展示新的金屬編織帶與繩，應用在電子與汽車用EMI防護，以及各種金屬編織態導電排線、電熱布料。

12.JORJIN 佐臻同台灣智慧眼鏡協會參加展覽，展示J6S單眼All-in-One AR智慧眼鏡，透過光線感測器智慧調整螢幕亮度，不受環境影響輕鬆閱讀AR資訊；距離感測器偵測使用者穿戴狀況，智慧啟動或休眠，內建相機、陀螺儀、WiFi、藍芽等模組，全機僅80g重，是最智慧的IoT設備。

13.ISKO使用銅絲編織成觸控布料，融入傢俱的設計方式，透過電容感應可以啟動音響，同時展示LED與小孩牛仔服飾結合的概念產品，包含：TTRI移轉的LED紗線也被融入在該公司的兒童的牛仔衣褲上。

14.三司達展出2πr肌電感測腿套，經由柔軟彈性之導電織物結構設計，提供穿戴上良好的舒適性，並搭配2πr肌電感測發射器，量測肌肉運動狀態之訊號，提供使用者於運動狀態下，了解其肌肉收縮強度與運動軌跡，可作為訓練與賽事的身體大數據收集使用。

15.萬九 主要展出多種穿戴是生理感測模組，包含：光學式心率模組，一導程ECG以及IMU+EMG藍芽模組等，主打省電，以及找尋ODM與合作夥伴。

16.YKK 主打導電鈕釦，以銅鍍鎳為主金屬釦以及磁扣為主，展示各種電子衣服的應用，包含空調外套用鈕扣當電源開關、led夾克等應用。

17.Smartfit 主要是透過聯盟與供應鏈整合發展工作安全防護，由員工熱衰竭偵測，目前已有多家公司導入安全照護案例，智慧衣扮演連續生理檢測，包含：心跳、溫度、加速規等。

18.HOLST CENTR 主打軟式電子模組結合產品設計，以TPU為基材透過導電漿料印刷迴路後，可將電子元件(如：LED、IC、太陽能元件等)黏著在迴路上，發展融入式電子服飾的原型，主要以代工與尋找合作夥伴為主。

19.TOWA 使用梭織鍍銀布電極製作成心電圖偵測帶，內建六軸規與GPS，用於遠端生理監測服務，應用在計程車駕駛的健康追蹤與照護。

20.SANKI CONSYS HOTOPIA ALLIANCE 技術來自信州大學，使用銀纖維編織成針織布作為發熱元件，強調可以彈性、柔軟、安全與輕薄發熱，本次展覽最大特點是（1）用在美容的發熱面膜發熱布塗佈矽膠膜，用在美容產品上（2）彈性排線黏著LED ，做成互動玩偶可發熱可光顯互動，用於小孩玩偶（3）金屬絲編織成加熱片，使用陶瓷纖維編織與覆蓋表面，用在100度加熱上。

21.TAIYO太平洋工業株式會社 展出多項優越的FPC技術，可應用在各種生理監測服飾上，包含：高柔軟壓力陣列、特殊迴路電熱元件、超高頻感測模組（心電圖、呼吸、活動狀況）、150%高伸長形變感測器、高柔軟彈性排線、長尺極端細FPC用以血管穿管、皮膚相容性陣列電極等。

22.JEMAX 輝能展示可彎曲式電池0.5mm,10000次彎曲仍有85%維持率，可用在各種穿戴裝置上。

23.asics 與 CASIO 合作展出運動感測器，內建九軸、氣壓、GPS, Glonass，裝配在髖骨的位子，透過運動過程，重心的變化歷程以及相關感測資訊的綜合分析，可以模擬人體運動姿態，以及跑步運動相關參數紀錄，包含：路線、軌跡，速度...等，產品重點強調與自己的運動狀態比對，透過歷史紀錄的回饋，了解自己運動性能提升程度！

24.UNION TOOL Mybeat已搭配多家智慧衣在日本銷售，心電圖機可用手握紀錄40秒後傳到雲端，已通過日本醫療認證。

25.TOSHIBA 展示心電圖內建加速規與穿戴式光學感測，透過心電圖與光學脈波推估血壓波應用在居家照護，整組set 39萬日圓。

26.韓國KITECH 展示多項智慧紡織技術，包含著感應、壓力陣列、BCG sensor、觸控開關、電熱等原型，百分之百政府資源的研究單位。

#tsta產業資訊
#WearableExpo2020

Leica M-E（Typ 240）因經典優雅的工業美學設計和精密上乘的內部構造而與眾不同。每台相機都在德國手工製作完成。緊湊的機身結構有效抵禦灰塵和水濺，真皮飾邊確保相機外觀精緻，握持更安穩。相機頂板和底板採用特別為徠卡M-E相機研發的金屬炭灰色漆層。

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