用软件思维打造智能工厂 弹性与整合度更佳
- 林稼弘
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工业4.0带起的「智能自动化」是制造业近年来最重要议题。在过去几年系统供应商与媒体的市场教育下，2017年已经开始有台湾制造业者导入相关系统，不过台湾制造业向来以硬件产品生产为主，过去自动化设备的设计又多从硬件着手，因此即便进入智能化时代，制造业仍不免采用同样的思维；然而智能制造的核心是软硬整合，近年来软件制造技术也不断精进，因此美商英特蒙台湾分公司亚太区业务与行销副总裁洪育浩建议，有意导入智能化制造系统的台湾厂商，可采用软件解决方案，无论效率或成本，都将会有更佳体验。
洪育浩表示，「稳定性」与「高实时性」一直是自动化控制系统的两大基本设计重点。早期的PC架构由于这两方面都有所不足，因此过去业者多采用传统自动化技术。随着工业电脑性能越来越好，再加上PC本身原有的兼容性和易开发特色，近10年来，PC已成为制造系统不可或缺的技术，因此在智能制造系统中，PC的角色可有更大的应用空间，尤其在软件部分。
洪育浩以运动控制为例，过去的运动控制都以板卡为主，按照轴数购买对应的运动控制卡，若有扩充需求，就继续添购更多数量的板卡，在过去的控制系统中，这的确是让系统最快上线的方式。不过随着系统规模的扩大，缺点会逐渐浮现。首先是持续加入的运动控制卡不但会让系统架构越来越庞大，成本也随之增加；再则现在的控制系统中，不同功能的设备与系统整合需求越来越高，硬件设备之间的整合不仅有一定难度，系统结构也会更趋复杂。
针对相关问题，洪育浩认为软件是最佳解决方案。现在控制系统中PLC、运动控制、机器视觉等设备功能，都已可在PC中以软件系统运作。以英特蒙的KINGSTAR平台为例，由于软件内建了RTOS(实时操作系统)，因此其效能将优于硬件板卡。再则在同一平台上，整合也相对容易，英特蒙最近就曾接到台湾某工具机厂商的案子，该客户的订单需要整合2部CNC机台与机器手臂。由于过去工具机这类设计相当少见，厂商没有前例可循。若要像以往从硬件着手，架构会相当复杂，对此英特蒙只用1台工业电脑加上该公司的KINGSTAR软件自动化平台，就可整合控制器与机器手臂。他指出，未来控制系统要整合，不该是添购更多硬件，而是先从软件面思考。
对于现在制造业者的系统设计思维，洪育浩认为多数厂商仍未体会到软件的重要性，还是习惯从硬件解决问题。虽然现在自动化大厂所推出的相关设备已可满足制造业大部分需求，不过一来成本偏高，二来自动化大厂的软硬件产品都是整套搭配建置，对使用的制造业来说，未来若有扩充需求，就会受限于同一家供应商，因此他建议制造业者在建置系统时，最好将「开放性」列入重要考量点，例如EtherCAT、GigE、PLCopen、OPC UA等就属于开放性工业标准。
以EtherCAT为例，就是目前全球自动控制领域中，厂商支持产品数量最多的标准。由于英特蒙的KINGSTAR软件平台支持EtherCAT，因此只要有符合EtherCAT标准所设计的硬件产品，无论是驱动器、I/O模块...等，使用者都可自由选用，而且只要采用KINGSTAR有测试过可用的市场品牌产品，在导入时KINGSTAR会自动扫描连线找出此一品牌与型号的EtherCAT的参数，让系统上线更容易且快速。
对于软件控制平台的未来发展，洪育浩相当具有信心。他指出，软件控制平台发展已有一段时间，未能在市场普及有两个原因，包括驱动器成本和较高市场制造设备轴数不多；就驱动器部分，近年来市场价格已经大幅调降，未来将更有竞争力；至于轴数方面，洪育浩举了工具机作为例子，过去工具机的轴数不多，只需要1张运动控制卡即可满足需求，不过随着市场的变动，现在工具机的功能需求提升，若要加上机器手臂的高端整合需求，多轴数就需要使用到2张甚至更多的运动控制卡，当然也就直接增加了成本。但对KINGSTAR这类的软件自动化平台来说，只要在设定上调整即可，不需支付额外成本，再加上系统中已有PLC、机器视觉等自动化系统功能，这时软件平台的优势就会被凸显出来。
虽然一再强调软件的重要性，不过洪育浩表示，这并非完全贬低硬件设备的优势，而是系统建置时的功能考量，必须从客观、中立的角度看。对制造业者来说，软件与硬件都只是手上的工具之一，系统建构者必须充分了解工具的功能。过去软件的功能被低估，未来自动化业者可进一步强化这部分的了解与认知，打造出最佳化系统。
