链结异系统 打造完整自动化制造平台

自动化制造的各类系统需相互整合，整体架构的效益才能提升。图片提供：Siemens

制造系统的结构虽简单，但子系统之间的共通性并不高，而在制造智能化时代，各子系统必须相互整合，整体系统的效益方能往上提升，因此异系统的链结设计，已成为现在制造业者必须面对的课题。

工厂内部的自动化软件相当多，从最底层的自动化设备(如PLC)的控制，到最上层的企业资源规划(ERP)，都可算是自动化平台的一环，如果以信息接触层面的多寡来区分，工厂的自动化平台大致可分为4层，由上而下依序是ERP、MES、SCADA、PLC等，这4个层次的平台彼此间互相紧密链结，信息依序传递，架构起工厂自动化系统。

这4个自动化产品，各自有其专用领域，PLC为单纯的自动化控制，SCADA为环境监测与分析、MES以排程控管为主、ERP则是整合企业所有资源，做出最佳规划。

以往这4个平台各行其是，但近年来，资源整合概念逐渐吹起，企业资源的使用被要求达到最大化，以增加其效益，因此这4个平台开始被要求必须具备与其他平台链结的功能。

OPC已成业界标准

在PLC方面，过去多为国际大厂如西门子、洛克威尔、三菱所垄断，这些大厂各自发展技术，因此规格相当封闭，光是通讯网络规格就有DeviceNet、Profibus、CC-Link等10余种，这些无法兼容的工业网络技术，工厂自动化环境产生一定程度的封闭性，为了解决这个问题，工业自动化厂商在1996年成立了OPC Foundation，推动自动化标准界面。

OPC的全文是OLE for Process Control，其主要作用是让一般电脑内最常用的微软Windows系统与工业网络系统得以链接，OPC的作法就像微软的驱动程序(Driver)，过去PC技术尚未成熟时，周边设备并没有一套可以完全兼容的程序产生，终端的设备要与工业网络互连，就必须针对该网络开发对应的驱动程序，而工业网络规格众多，再加上SCADA与程序语言太多，要逐一开发太过旷日废时，如果使用OPC标准，就可以让所有支持OPC的自动化设备，在同一部服务器互连，打破以往封闭的通讯环境。

不同规格工业软件的轻易整合特色，让OPC逐渐成为自动化系统中的主要规格之一。不过有人认为，OCX或是Library也可以完成类似的功能，为什麽要使用OPC？

其实OCX与Library虽然也可整合，不过OPC因为有OPC Foundation推动，10多年来已经有数以万计的自控业界厂商，透过OPC的界面开发出相关软件，而会制定整合标准的原因，无非是如何让程序设计师快速的设计出所需的程序，而且可以达到整合的境界，所以许多的厂商开发出各式设备的OPC Server。

也有许多厂商开发出OPC Client软件，如全系列图控软件都支持OPC，但是对OCX或是Library的支持就没有那麽完整，所以在企业永续经营的思维下，跟随主流，研发单位所花费的时间会缩短，否则程序常常必须重新设计。

链结异系统  中介软件成要角

OPC主要将PLC与Windows based的PC Client连结，至于SCADA、MES、ERP等平台，目前则多已采用Windows技术，因此所采用的连结方式差异不大，这3者系统分属不同的作业平台，基于数据的安全性与保密性，以及异质系统相互沟通的问题，并不建议相互直接读写对方数据库，以免影响另一系统之正常运作。

况且，产生之责任也难以厘清，甚至造成使用者对系统不信任，增加导入困难度，在此状况下，异系统之间的中介软件选择，就显得相当重要。

目前市场上的中介软件，依架构不同可分为4种，包括独立中介软件(Stand along Middleware)、ERP系统模块(ERP System Middleware module)、中介软件核心模块(Core ready Middleware)、自行开发(Home made Middleware)，而这4种软件开发方式，以独立中介软件出现最早。

在e化技术中，SCADA虽然发展历史悠久，但由于过去多被用在大型公共设备的监控，如水、油、电等，一般制造业者并不熟悉，开发商必须「独力」研发中介软件，在无法与其他系统结合之下，该软件也就「独立」于其他MES等应用软件之外。

然而作为工厂自动化平台的重要架构之一，SCADA终究必须与MES、ERP整合，建立界面来连结信息，因此市场上也开始出现SCADA的中介软件。

MES与ERP的连接问题

至于在MES与ERP这端较常出问题的部分，则在于数据的交换出问题，在接单生产时，如果ERP系统接到订单后，计划要生产的数量无法下传至MES系统，或MES系统生产完成后，出货数量未能上传给ERP系统，各自运作下，则会产生两边多项数字不一问题，特别是最重要的生产数量；再来就是最常见的效率弊病，业者常以人工方式将数据键入另一个系统，而非将数据透过界面自动交换。

常用的MES与ERP系统数据连线方式有两种，一种是使用在市面上销售之中介软件MQ(Message Queue)方式交换；另一种是使用文字档案(Txt File)方式交换，先看使用MQ中介软件方式，运用MQ中介软件可以解决异质系统相互传递数据问题，确保数据传递正确性，提高工作效率并减少系统整合之复杂度。

使用MQ中介软件作为MES与ERP系统数据连线可以达到6个目的：1. 数据传递可确保不会遗漏；2. 能作MES与ERP系统不同平台间之整合；3. 能作中文数据转码；4. 能作网络异常状况之处理以及断线之自动回覆；5. 对大量数据传递效率很高；6. 能支持MES以及ERP系统前端开发环境。

MQ中介软件可支持非常多种不同平台的整合解决方案，其支持范围包括大型主机、开放系统及个人电脑工作站等平台，前端开发工具可用Java、VB等。透过MQ中介软件，在任何平台的应用程序，都能以简便的方式，快速的程序设计速度，稳定的传递品质达到与其他应用程序沟通之目的。

因此，使用MQ中介软件建置MES与ERP系统整合，确实可提供一个确保数据传递成功、简易程序设计、能作中文转码的中介软件环境，达到应用程序之需求，并且为日后与其他系统的整合，建立一个稳固的基础和方便的环境。

充分考虑连接界面

另一种使用文字档案(Txt File)的数据交换方式，其作法是先使用一台Server作为MES与ERP系统之中介Server，在此中介Server上建立共享目录，提供MES与ERP系统作数据交换。

接下来将MES与ERP系统以文字档案作为沟通界面，经由MES 转档模块剖析，由ERP转出的档案数据，将需要的数据写入MES系统数据库中，供MES运作，最后ERP也会经由中介Server读取MES上传之数据。

在此可以看出这两种数据交换方式各有优缺点，使用MQ中介软件方式可以保证数据一定会让对方收到，但是购买MQ中介软件，需要花费额外软件费用；另一种使用文字档案交换方式，不需花费额外软件费用，但是，会有数据遗漏的风险。因此要采用何种方式需考虑预算、产能大小，以及是否能容忍数据漏失等因素再作决定。

现在自动化已经成为制造业最重要的生产架构之一，而自动化软件直接牵涉到机、电两者的整合，而当企业考虑导入不同系统时，不管何者先导入，建议在导入第2个系统时应将两者连结界面考虑进去，才能发挥较大的功能。