当物联网遇上制程自动化 绿色智能工厂将为未来潮流
- 周昱伶
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「物联网」(internet of things)概念于1999年由MIT提出；2005年由国际电信联盟(ITU)正式发扬光大；近期更在欧美日韩展开一系列风起云涌的先导专案及商业模式探讨。究其技术根本，物联网以WSN(wireless sensor network)、M2M、RFID为核心，结合应用端专业领域知识，而成为继网际网络后的近期产业发展新趋势。有监于物联网技术端已趋成熟，各界讨论的焦点遂移转至实务应用面，如何跨域整合，成为产业进一步发展的关键。
物联网概念适用于满足「分散、多点、大范围」的数据收集与运算需求，进一步使「物」变得智能化，例如智能建筑、智能电网等；而对制造工厂而言，迈向智能化与信息化更是达到「增效节能」与「更安全」的途径。
早在2006年，中科某半导体厂商欲新建12寸晶圆厂时，即提出兼具安全与营运效率的智能工厂想法。利用旧厂的3年抄表数据及数据库历史信息，该半导体厂商将最佳化运转模型应用于建厂设计中，以纳入安全规划并节省人工抄表的繁复费时。为能有效监控并达成最佳化运转，当时全区规划有67个控制器、42,000余个I/O点、60,000余个tag点需被实时监控，数量之庞大与幅员之广阔，为当时先例，也让市场上具高度整合能力的分散式控制系统─800xA于列强中胜出。
除满足庞大的监控需求，更将未来扩厂计划纳入考量，为系统预留裕度(buffer)。再者，透过800xA内建的强大系统诊断功能，厂务人员可实时掌握各系统软硬件的运作状况，避免意外造成停俥事故(emergency shutdown)，达成预保功能并避免巨额营运损失。
此外，倘若事故真的发生，800xA容许进行在线热抽换、扩充与修改，缩短事故处理时间，不影响产线运作。回应厂商省去人工抄表的需求，并率先于厂区内导入「智能仪表」。跳脱以往被动收集数据的角色，智能仪表可主动侦测异常状况，透过线上设定的执行，大幅节省人员逐台校正与仪表故障诊断时间。相较于采用PLC与一般图控软件的单点控制解决方案，800xA提供的是以单一软件规划工具、单一操作平台进行整个「面」的实时监控。此外800xA强大的整合能力，可向上或向下与不同厂牌的次系统及设备无缝整合，并得以对每一个监控中的「资产」进行资产管理最佳化。
此案中的另一创举是工研院绿能所在800xA平台上，成功开发应用于冰机系统的厂务设备节能新技术。由于空调系统占该半导体厂总用电的26%，其中冰机系统更占空调系统用电量的50%，提升冰机运转效率便可显着节省总体耗能。绿能所专案负责人表示，该成果让智能仪表回传的实时数据变成有意义的信息，在电脑动态模拟分析下，提供操作人员最低耗能操作建议。
另一个应用实例在今(2011)年初，南部科学园区某触控面板厂的新建厂专案中提出同样工厂智能化的需求，其实时监控区域扩及无尘室、机电配管系统与厂区电力系统。据该厂厂务主管表示，藉由800xA的单一平台与AC800控制器，可同时监控厂务系统与电力系统，大大突破以往两大系统与设备并存、分开控管的重工状况。不仅在人力与设备上都较以往精简许多 ，因事故回报的时间有效缩短，操作人员更能实时回应突发事件的发生。
此外，触控面板的制程中因包含特殊气体供应系统、化学药剂供应系统、超纯水与废水处理系统，各个次系统都需随时准确地监控其安全数值。针对降低人员意外伤亡的目标，尽量减少人员出入危险区域，改由监控点自动回馈，已是时势所趋。
实现物联网应用的智能工厂，在达成节能减碳与环境安全的目标上，充满着许多可能性，更多的跨业结盟与创新模式尚待实现与验证。但无疑的，绿色智能工厂，将引领新一波改革风潮。
(本文由ABB提供，周昱伶整理)
