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边缘智能化构筑机联网 提升台机械80%外销的市场竞争力

台湾机械设备高达80%产品皆为外销,凸显产品差异化是提高客户忠诚度策略之一。ABB

据IIoT World报导,预估到2020年,每个工厂每天将从智能装置收集超过14.4亿个资料点(data point)。这个数字有两种意义,一是制造业将是所有产业中,拥有数据资产最多的产业,这使得在产业人工智能(AI)化上有足够的「燃料」推动,二是透过物联网过去以云端运算为主的核心,已经不足以应付制造业带来的大数据。

更别说在工厂里是以秒或毫秒等级来计算时间差,往往一秒之间的误差将影响数百万的订单,因此对制造商或其它工业企业而言,保持数据处理能力接近边缘端将变得非常有价值。这些工厂所生产的资料量难以计数,因此更需要藉由AI协助从中理出头绪。

国外一家钢铁公司在生产各个阶段中收集传感器资料,预测「钢氧化产生锈皮」的准确度高达78~100%,并能将此种情形的发生机率降低15%,因而每年省下数百万美元。

利用AI优化是工厂收集大量数据的终极目标,但要有效发挥AI所带来的价值,其中很重要的一点在于数据的累积量足不足够。每个工厂都会产生数据,但要如何将这些数据搜集起来?第一步得先让工厂里的设备连网,开启设备「对话」的窗口,这也是老旧机械设备进入工业4.0的门槛之一。

设备联网的目的之一在于采集设备运行中的各项参数,包括生产数据或是机台状态的数据,而所有智能化应用的根源都是来自于搜集有价值的资料。据业者观察,台湾制造业的现况却还有很多业者在资料搜集这一块都还没有做到位,数据量不够理想,再谈AI都是天马行空。

据统计,台湾机械设备高达80%产品皆为外销,对国际市场依赖性极高,在竞争激烈的市场中,凸显产品差异化是提高客户使用忠诚度的策略之一。例如,国内振萧机械便透过设备连网做资料库管理,为业主进行远程诊断的服务,并提供产品维护上的建议。

也有机械业者在设备中加入传感器搜集每天运转的数据,再依据各地区客户使用机台的习惯来优化产品设计。藉由提高产品附加价值提升出口订单的力道,这也是为什么现在台湾机械业者致力打造设备联网的用意。

政府推动智能机械政策当中,目前已在市场发酵的是可协助中小型业者将传统不联网的旧产业机械数码化的智能机上盒解决方案。目前产业界已有多家响应,包括工研院、精机中心、研华、盟立、施耐德(Schneider)等厂商。

上述提到,保持数据处理能力接近边缘端将变得非常有价值,而担任边缘运算的终端装置就非常多元了,可以是一个小型传感器、闸道器、微服务器或是嵌入式计算机等任何具备运算、连网能力的装置。

智能机上盒也是制造业者部署边缘运算的一种终端装置,象是有业者所提供的机上盒解决方案中,就赋予本地端在连网产品上添加如资料收集与边缘控制等的功能。专门生产四面刨木机的胜源机械,产品100%都是外销出口,客户虽遍布全球各地,但在远程服务上却也带来挑战。

胜源机械在其机械设备加入施耐德Modicon系列产品中,专门设计给OEM机械设备制造商使用的PLC,从底层开始内建通讯后收集机台资料,并透过边缘控制层的PLC能实时让现场操作人员做出决策,缩短反应时间。

同时,这些资料后续还能上传至云端,让位在远程的胜源机械得以针对售出的产品进行诊断,并提供预测性维护保养与生产分析等建议,提升业主的生产效率。

台湾施耐德工业自动化事业部总经理孙志强建议,最理想的状态是在设计新式机械设备中就先内置多功能的PLC,以省去日后还要额外连接其它设备。而针对无联网功能的旧式机械设备,则是透过IoT Gateway以外挂的方式,允许在不需要更动现有设备的情况下,让旧机械设备立即连网,进一步搜集包括第三方的HMI或PLC资料。

设备联网不仅是政府积极推动的目标,也是目前多数业者在推行智能制造时极为看重的第一步。研华IoT嵌入式平台事业群副理欧家宇认为,设备联网可以看做是为任何智能化服务的发展打下根基。包括研华本身在边缘设备智能方案中所推行的设备实时管理与设备振动侦测等应用,也都是奠基于机联网的架构下再推叠上去的服务。

但正是因为设备联网是踏入智能制造的根基,市场为了强调其重要性,因此也发展出许多强调软硬件集成的解决方案。欧家宇表示,设备联网方案的设计需要几个关键,其一是因为由于设备种类众多,边缘装置必须具备多样化设备的集成能力。

除此之外,面对不同应用场域也会衍生出不同的连网需求,因此边缘装置也必须纳入多样化的连网能力。例如在太阳能板或风力发电的场域中,设备通常都在较偏远或长距离的户外地区,因此适用低功耗广域网络如LoRa进行资料传输,而在工厂内的设备,则因为要求极高的稳定性,因此更倾向于使用有线的通讯方式。

在设备联网的架构中,边缘装置最主要的任务在于数据的搜集,因此对于数据的预处理能力也很重要,主要着重在于数据格式的转换以及可执行轻量化分析,分担云端平台的运算压力。除此之外,对于云端平台的对接也需具备高弹性。

毕竟目前云端仍具有较强的运算与分析能力,可对应较复杂的任务,而业者也可以在云端平台上透过可视化一览设备管理。例如工厂管理者面对分散在各地的设备,就可以透过使用云端平台,在任何地点透过计算机或行动装置随时随地确认设备状态,并提前规划预防保养等措施。


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