打造垂直貫穿OT、IT層的AIoT智能工廠

2021-03-10 11:55 聯合新聞網 / CTimes零組件

【作者： 台達機電事業群】

提到AIoT，多數人最先想到的就是AI運算與物聯網（IoT）。台達以多年豐富的「智」造經驗和深厚的軟、硬體實力，從不同的角度切入AIoT的應用，深度剖析如何從設備的控制、感測導入AI和IIoT技術，真正打造貫穿設備層（OT）和資訊層（IT）的AIoT整合方案，並透過自身成功經驗，協助客戶落實AIoT的建置升級。

在各行業數位轉型的時代，設備、製程、產線正在不斷的進步，各種過去可度量的、不可度量的資料和記錄，都在快速地轉化成數位資訊，進而產生大量的數據。為了收集這些數據資料，物聯網的需求也日益提高。

此外，除了收集數據，後續還需進行逐一分析、歸納、解析，產生有效的系統化資訊提供給執行單位做為決策判斷。然而現代設備日益精密，資訊量的成長速度遠超出人類可以學習判斷的能力，因此造就人工智慧（AI）的發展應用。當AI與物聯網（IoT）結合，即形成謂的AIoT（AI + IoT）。

隨著近年智能製造潮流引領工廠、產線、設備升級，AIoT已從概念開始落地應用。台達已針對設備聯網推出許多軟硬體產品，也將相關技術和設備導入自家產線，打造數位化、可視化的機台與產線。在AI方面，台達也已成功將AI技術應用在外觀檢測、馬達異音辨別和檢測，大幅將漏檢率降至趨近於零。透過聯網，可將AI檢測know-how快速複製到不同產線、廠區，後續亦持續推廣至其他的應用需求。

但要真正落實AIoT，必須從工廠中最小的單位 – 設備的控制、感測元件開始導入。而其中AI、IIoT（Industrial IoT；工業物聯網）分別扮演不同的角色、發揮各自功能，並串連、整合成一體化的方案。

串連數位及物理世界 打造虛實整合的工業物聯網

IoT可說是AIoT的基礎。在智慧工廠的應用領域中，整體系統的可靠度及響應速度要求較高，所應用的物聯網平台需加上工業應用規範，因而被稱為工業物聯網、即所謂的IIoT。

不論是1989年的CIM（Computer Integrated Manufacturing）參考模式，還是2011年工業4.0 （Reference Architecture Model for Industrial 4.0；RAMI 4.0），要完成工廠數位轉型，最基礎的仍是車間的數位化。經由各種IT技術將生產及檢量測設備所輸出的資訊收集與分析，產生有效的決策資訊，提高工廠的管理能力，減少不必要的人力、物料成本浪費，將投資效益最大化。

製造型企業的數位轉型，需要將資訊流貫穿車間的垂直及水平二個面向：在垂直面向，包含最基礎的工控元件、製程設備、數據收集、向上串接製造執行系統（MES）；而水平面向則涵蓋整個製造流程，由ERP訂單轉工單至最終的成品出貨。要整合這垂直及水平的資訊，IIoT是最重要的關鍵。

在工廠製造產品的過程中，設備層（Operation Technology；OT）會大量產生各式的資訊，最主要的包括：製程的動態資料（Process Data），例如生產過程履歷、機台工程參數（Engineering Data），以及資產的靜態資料（Asset Data），例如機台設定參數、在製品的檢量測結果等。

至於串連IT與OT層，需要由工控元件的連線能力（Connectivity）開始探討，包含感測元件、驅動元件、運動控制、工業用通訊模組等。將這些具有連線能力的工控元件，透過自動化整合的流程實現標準化、規範化，並連結至工業物聯網平台，才能為實現智慧工廠的打下基礎，進一步走向工業4.0虛實整合。

IIoT與AI加值 打造智慧工廠

眾所周知，在AI應用領域需要大量的資料收集、運算分析。各大IT公司，如Microsoft、Amazon、Google等都投入大量的資源，在自家的雲端平台上打造AI解決方案，希望可以在IoT平台提供更多的加值服務，建構自己的AIoT生態圈。

台達亦導入AI和IoT在許多工廠製程，真正實現先進智能製造。舉例來說，台達將AI運算建構在IIoT平台上，成功應用在被動元件的AOI六面檢測，加上即時的在線AI影像識別技術，實現AOI機台自我學習，精準判斷、快速響應，識別速度達毫秒等級、正確率在99.5%以上，並為客戶實現零漏檢要求。

此外，在面板業的應用領域，利用AI技術能夠精準分類各製程段超過50種之上的缺陷（Defect），取代約60%人工複檢，解決人力不足、檢驗品質不穩定的問題。台達不斷擴大AI相關技術的應用，如前述在風扇 / 馬達等異音驗測等頗具成效。

垂直貫穿的AIoT

當業界將目光聚焦在AI、數據、聯網等上層管理時，台達透過自身實戰經驗，從不同的角度來解析AIoT。根據台達的觀點，要實現AIoT，除了人工智慧、物聯網平台等關鍵技術之外，更重要的是感測元件的連線能力（Connectivity），可以讓現場設備實現第一層的智能化和優化。

在設備、裝置（Device）上加上各種感測元件，收集大量的資料，將資料傳到雲端（Cloud）或地端（Edge）的物聯網系統，而後利用系統中的AI進行運算、分析，再將結果回饋至設備本身的運動控制元件，達到機台自我學習、自我調試，運作時可以更快、更好的適應各式使用場景。

附圖：圖一 : 隨著近年智能製造潮流引領工廠、產線、設備升級，AIoT已從概念開始落地應用。（source：台達）
圖二 : 台達IIoT與AI整合應用方案架構（source：台達）
圖三 : 台達將AI技術應用在風扇檢測，為客戶實現零漏檢要求。（source：台達）

資料來源：https://udn.com/news/story/6903/5307184?from=udn-relatednews_ch1015

自動化元年台達電5年產線人員減9成

中國銷售據點倍增 明年下半年打入歐洲

2016年09月02日

持續成長

【高佳菁╱台北報導】「機器人時代已來臨了」，台達電董事長海英俊表示，台達電SCARA工業機器人除了在台灣、中國兩地銷售，也跨入東南亞及印度市場，明年下半年會進一步打入歐洲市場。

由於中國市場需求量持續增溫，為了將銷售由點擴展到面，未來2~3年在中國的銷售據點會倍增至100個據點，海英俊強調，自動化將是公司未來重要部門，在自動化大勢所趨下，IA未來只會每年持續成長。

跨入東南亞印度市場

海英俊說，自動化不做不行了，因此，工廠也開始朝自動化走，他說，去年是導入機器人籌備年，今年是自動化元年，目標在5年內，每條產線人工砍掉9成。

台達機電事業群總經理張訓海指出，導入1部機器人可以取代1個勞工，但第1年投資成本是不變，只是將投資在工人的錢轉到機器上，不過機器人手臂的壽命是5~10年，因此第2年成本就會開始減少。

海英俊指出，目前IA佔台達電營運比重約11~12%，工業機器人才開始起步，佔比非常低，不過，目前銷售已逾2000台，遠超過公司原訂目標，主要是因為中國缺工嚴重，流動性也高，更重要的是機器人可以控制生產品質。

他進一步說明，工業機器人的初期銷售無法大幅擴增，主要是工業機器人不是把機器裝上產線就可啟用，還要教業者如何操作使用等，因此，需要另派1組人力去教導業者，初期難大量銷售。

每年提撥6%盈餘研發

不過，機器人時代已確定來臨了，加上中國工廠採購機器人訂單已明顯升溫，他說，以前大廠下訂單，一次只訂3~5個，但現在訂單擴增到數百台，為將中國銷售地區從長三角跟珠三角擴展到內地，在中國機器人銷售據點，在未來2~3年將由目前50點倍增至100點。

由於初期布局以亞洲區為主，現除了中國市場外，機器人也銷售到東南亞，就連人力成本很低的印度市場也打入，明年下半年會進一步跨入歐洲市場。

IA市場Q4維持高峰

台達昨再發表全新垂直多關節機器人及新款SCARA工業機器人，他進一步指出，最新的垂直多關節機器人已導入台達吳江廠產線。

海英俊強調，台達在機器人的銷售方式，除了直接賣機器人，也賣解決方案，甚至連零組件都賣，未來自動化會是公司重要的部門，公司在研發的經費投入會持續，每年至少提撥盈餘6%做為研發經費，他進一步說，在自動化趨勢下，IA市場已回不去，未來只會每年持續成長。

張訓海亦指出，今年IA市場不僅第3季會達高峰，第4季一定比去年同期好，看起來跟第3季差不多，可望維持在高峰。

另對於政府正積極解決缺電問題，海英俊直說，要解決缺電最有效的辦法就是節電，且只要工廠、機關、家庭等單位，能節省10%的電，那年1年就可省下200億度電，相當於1座核4，如此一來，核4的問題就解決了。

台達電工業機器人布局一覽

★區域布局
◎初期以亞洲區為主，目前除了台灣、中國兩地外，也跨入東南亞及印度市場
◎明年下半年進軍歐洲市場
★中國市場布局
◎目前主要以長三角與珠三角為主
◎未來2~3年在中國的銷售據點從目前50點倍增至100點，銷售由點擴展到面
◎今年中國工廠採購機器人訂單，已明顯升溫，以前大廠下訂單，1次只訂3~5個，但現在訂單擴增到數百台
★工廠機器人導入狀況
◎目前在泰國、中國工廠都有導入工業機器人，最新6軸的機器人也導入中國吳江廠產線
◎今年是自動化元年，預定在5年內目標，每條產線人工砍掉9成

附圖：台達電董事長海英俊表示，機器人時代已來臨，計劃5年內工廠人工將砍9成。蕭榕攝

資料來源：http://www.appledaily.com.tw/…/a…/finance/20160902/37368674/

台達電發表自動化產品　勾勒智慧製造藍圖

2016年07月12日17:41

台達電今（12日）於桃園研發中心發表智慧製造解決方案以及多項智慧節能自動化產品，以領先的自動化實力和整合技術，推出「智慧工廠節能方案」和「數位工廠解決方案」，由上至下開發整合雲端系統、設備/能源監控軟體、生產和廠務設備節能自動化方案，打造具備遠端監控、可視化管理、高效節能特色的綠色智慧工廠，勾勒智慧製造藍圖，開啟新時代製造。台達電亦將智慧製造解決方案導入桃園研發中心，現場展示工廠製造與廠務設備運作的可視化並即時監測能耗數據，以達到隨時掌握關鍵設備能耗及運作情況，持續改善並有效提升整廠效能，實踐環保節能經營使命。台達機電事業群總經理張訓海表示，此次發表會代表台達在自動化領域正式跨入「智慧製造，生產力4.0」時代。「近年來隨著智慧製造議題發酵，物聯網、機聯網、雲平台、大數據管理分析、遠端監控可視化系統等資訊設備和軟體順勢崛起，成為各大廠商競相投入研發的重點。台達身為業界領導廠商，在過去20年一直著力於工控產品的研發，期間推出超過上千品項的自動化產品和系統方案，為全球無數客戶打造高效節能的自動化機台和系統。在這波『智造』浪潮中，台達推出智慧機台應用的硬體產品和資訊監控軟體系統，正式跨入智慧生產、數位工廠的領域，與台灣產業一同開啟未來工業大門。」台達「智慧工廠節能方案」和「數位工廠解決方案」兩大解決方案以完整的自動化產品線，開發並整合雲端系統、設備和能源監控軟體、工業通訊設備以及節能自動化產品，可根據不同的應用需求，建構具獨特性、靈活、可視化管理的智慧綠色工廠。「智慧工廠節能方案」採用節能高效的自動化產品打造節能設備，同時針對工廠中的生產機台和廠務設備能耗，進行全面的數據收集、監控和分析，可完整呈現整廠各區域、各項設備即時和特定時段累計的關鍵能耗，進而擬定能源策略，提高能源使用效率，實現能源管理最佳化。達「數位工廠解決方案」透過監控軟體全面整合工廠中可互動的生產設備（如機器人工作站、智慧機台等）和廠務設備，進行資料收集、數據分析比對，並透過工業通訊設備將資料上傳雲端，讓企業管理者快速、全面掌握整廠運作情況，進而實現可視化監控、智能排程、和遠端管理，大幅提升生產及設備管理效率。（高佳菁／台北報導）

附圖：圖為工業圖控系統（ SCADA） DIAView。業者提供

資料來源：http://www.appledaily.com.tw/…/%E5%8F%B0%E9%81%94%E9%9B%BB%…