兼顾弹性 Softmotion抢占智能制造重要契机

机器人不一定完全取代人类，也不一定完全取代运动控制，但机器人的加入，对自动化的发展还是产生一定的冲击。研华

机器人不一定完全取代人类，也不一定完全取代运动控制，但机器人的加入，对自动化的发展还是产生一定的冲击。过去运动控制作为自动化产线的主流，主要是透过CPU来管理运动，庞大布线引发的问题，除了系统复杂，还有线缆束过粗不易维修、无法提供可靠服务的困扰；分散式运动控制的出现，正是为了减少、解决上述问题。

21世纪的自动化设计，是在原有的CPU架构上增加一块运动控制卡专门处理运动控制信号，分散CPU的工作，所有信息与控制，从传统的CPU，转送到自动化系统的边缘装置上。将运动控制功能外移到驱动器内部或周围，除了降低CPU工作负荷，布线需求也大幅减少，可以有效降低安装成本，简化布线作业，节省大量时间金钱。

DSP与FPGA控制器的问世，让运动控制走向开放式架构。运动控制的核心控制技术，从SoC、微处理器、ASIC，一路发展到现今的DSP(digital signal processor；数码信号处理器)、FPGA为主的开放性运动控制核心，已在市场大量出现。高性能系统的发展趋势，也朝结合DSP与PC的优势发展，以PC电脑为基本平台、DSP高速运动控制卡为伺服控制核心，处理数据的细插补。

DSP此一微处理器功能强大，最适合处理大量数学运算、高度重复性的作业，运算速度飞快，能实时处理数码信号，以便为连续的类比信号进行测量或滤波。相较于其他处理器，DSP的优势在于速度快、抗干扰强、精确性、弹性、体积小、价位低等，因为它能在更少时脉周期内，以更快速度完成许多工作。

DSP控制效果与连续系统相当接近，归功于强大的数据运算处理功能，即使在复杂的控制中，一样可以取得极小的采样周期。利用DSP的实时运算，进行复杂的运动学、动力学计算，和误差补偿、运动规划、高速实时多轴插补，让运动控制的运动更加平稳，精度愈高，速度也愈快。

产业对高速度、高精度的要求，正是催生运动控制的温床，使运动控制运用范围，从传统产业到热门电子产业皆有之，还包括医护设备、绘图仪等跨领域的广泛应用。FPGA则针对需要重复改变组态的电路，挟其逻辑闸特性，让设计者可依自身需要加以改变设计，特别适用于必须不断变更设计的产品开发，可以有效加速产品上市时间。建构于这样系统之下，以软件为基准的Softmotion也由此而生。

以软件为中心

Softmotion，可以说是应用习惯所造成的技术。这种来自于欧洲的思维，是透过软件以函式库与高端语法，进行开发运动控制的作动，而这种运动控制的架构，适合用在规划大型系统的应用环境。Softmotion的发展除了弹性应用之外，另外一个重点其实在于「智能制造」的最终目标——使用者可以依任意调整产线的产能与制程项目，让运动控制可以依需求进行调整，但在现况上由于EtherNET仍处于百家争鸣的情况，如果通讯界面无法共通整合，像要透过系统达成实时性控制需求的设定就无法发挥，这也是现在Softmotion在技术发展上，首要必须克服的挑战。

在产业应用上，运动控制的要求并不复杂，但却是运动控制机构设计的必要项目，透过模块化的设计，以简单的功能来进行规划，如此让运动控制的技术产生了延展性，透过软件架构的修改与定制，即可用最简单的方式降低运动控制应用的成本，并可提升相当的效能，这样的延展性可以从小规模到大而复杂的架构，均可发挥充分的效用。

近年运动控制系统的应用，已逐渐迈向精密化，不论是在电子组装暨检测设备，LED打件、打线、太阳能晶圆生产设备、半导体测试设备及自动光学检测设备等等，或是产业加工机械如雷射加工机、切割机具、多轴同步加工设备等，关键核心技术均在运动控制能力的展现。像是制程所需的高精度与高稳定度之制造设备与检测机台，必然需搭配高效能等级的运动控制模块，才能搭配完整的效用，模块化的技术在于可以让使用者依需求搭配，在不同的要求底下弹性调整。

观察现况产业，除了前述高精度产品需求外，另一个极端则是技术含量较低但产量极大的应用，Softmotion可提供在不同需求下的不同整合，让产业可以弹性整备。由硬件保证实时同步的运动控制，不但较为稳定，而且透过导入函式库的规划，也可以协助系统在开发上保持一致性，在降低整备的时间及应用系统的授权成本上，均可以产生较高的附加价值。

从不同的市场需求上观察，虽然应用模式趋向两极化发展，但「最适化」将成为共同的导向，模块化会成为现阶段厂商发展的主要脉动，如何针对终端使用者的根本需求来提供定制化的服务；不论是简单应用或是高附加价值应用，透过模块化及软件系统的搭配应用，均可找到「最适化」的解决方案。

迈向智能工厂

环顾工厂制造的发展历程，早期主要是让「人」来照顾机台；在自动化导入后，虽然建立大量标准化规则，并透过程序系统加以控制加工生产，但仍然需要「人」监视机台，制程信息亦需要透过人工抄写，统计信息内容亦不甚完整。一直到整合平台、软件、硬件及机台的共同发展，逐渐形成「智能工厂」概念，才使得厂商从单纯的制造业，成为「服务型」的创新产业，这其实也与Softmotion发展态势相近。

智能工厂早期多注重在「制程」的智能化，这主要是来自于高科技产业的快速发展；透过电脑平台系统，直接监控机台及生产线，适合应用在较为精密的产业上；此外像是半导体芯片等相关制程，多需要在极度洁净的无尘环境工作，「人」的变因反而有可能造成产品制程复杂化，因此「自动化」乃至于「智能制造」成为这类高科技厂商的最佳选择。

由于智能制造的设备，必须具有感知能力，以传感器做连结，系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能；这类制造装备，可以说是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合。

当然此类系统，绝对不仅只是在工厂内安装一个软件系统而已，主要是透过系统平台「累积知识」的能力，来建立设备信息及反馈的数据库。这不但可掌握产品完成之时程，亦可提供更进一步服务，从订单开始，到产品制造完成、入库的生产制程信息，都可以在数据库中一目了然；此外，在遇到制程异常的状况，控制者亦可更为迅速反应，以促进更有效的工厂运转与生产。

毫无疑问，智能制造的确是自动化的未来发展方向。在制造过程的各个环节，几乎都可广泛应用人工智能技术，像是专家系统可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度，以及故障诊断等技术；亦可将神经网络和模糊控制技术等先进技术，应用于产品配方、生产调度等流程，实现制程智能化。