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智慧機械 3.0 機聯網如何邁向 M2M 智能化應用

author by 曾文光
關鍵字:MES智慧機械單機自動化整合式自動化智動化金屬加工、ASRS、AGV、CNCAOIKPIRMSSPCDCSPLC物聯網機聯網、M2M

政府近年極力推動智慧機械領域之智慧製造應用,機聯網則是智慧製造當中頗為重要的一環。從單機自動化、整合式自動化到智動化上的應用,常常因為設備本身具備的能力與應用需求不明確,造成不知該從哪個環節著手。於是在自動化及智能自動化的應用上,就無法有效的規劃。資通電腦 ciMes(Computer Integrated Manufacturing Execution System)MES 專業顧問群則可以在機聯網上給予企業更有效的建議與服務。

對於企業需要設備自動化及智能化的對象,一般可歸納彙整為幾大類型,分別為 1. 物料/在製品傳輸相關設備 2. 製程加工設備 3. 檢測/包裝設備 4. 環境/安全/公用設備 4 大類。因應管理需求與對象不同,在規劃上也必須給予不同的自動化能力。以下依據不同的對象,建議一般性的規劃應用:

自動化類型 1:物料/在製品傳輸相關設備

涵蓋設備: 自動倉儲系統(Automatic Storage and Retrieval System;ASRS)、自動供料系統、自動搬運車(Automated Guided Vehicle;AGV)、機械手臂、輸送帶等設備。
控制需求: 資料收集、設備控制。
管理需求: 藉由 ERP 或 MES 系統整合傳輸相關設備,控制物料或在製品依據生產規畫及指令控制相關傳輸設備。
應用效益: 大幅取代人為作業、減少人為疏失、提升作業效率化。

自動化類型 2:製程加工設備(以金屬加工業為例)

涵蓋設備: 成型設備-熔煉機、鑄造機、鍛造設備、沖壓機等設備;機械加工設備-CNC 車床(Computer Numerical Control;電腦數值控制)CNC 铣床、鑽孔機、焊接機、沖壓設備等設備;表面處裡設備-噴塗機、烤漆設備、電鍍等設備。
控制需求: 資料收集、設備控制。
管理需求: 設備參數收集與控制。
應用效益: 設備製程能力與稼動能力提升。

自動化類型 3:檢測/包裝設備

涵蓋設備: 三次元量測設備、電子游標尺、電子磅秤、自動光學檢測設備(Automated Optical Inspection;AOI)自動包裝機等設備。
控制需求: 資料收集。
管理需求: 檢測設備可將待測品之測試數據自動收集、自動綁定以利後續追蹤。
應用效益: 檢測及包裝作業自動化、提升作業效率化。檢測數據分析與反饋及供研發與品質單位成因分析數據,提升良率。

自動化類型 4 : 環境/安全/公用設備

涵蓋設備: 汙水處理設備、消防設備、溫溼度自動控制設備、空壓機、監控等設備。
控制需求: 資料收集。
管理需求: 安全與環境監控智能化。
應用效益: 能源管理可視化、環境與安全即時性管理。

從上可得知,不同的企業自動化的類型與對象,所需具備的智能化能力不同。而自動化設備智能化的首要工作,則建議先進行整合式自動化的整併作業,整合式自動化的應用可突破以往單機台或是單區域管理模式,無論是在設備、生產、品質或是能耗,將從各工廠管理指標 KPI(Key Performance Indicator;企業關鍵績效指標)為起點,讓管理者可以層層分析,找出問題的癥結點,下達正確的管理指示。

整合式自動化管理,使用於強化各廠原有自動化資訊的規畫上,將生產過程中的原料資訊、生產批號資訊、生產參數資訊(Recipe management System;RMS)、品質管制資訊(Statistical Process Control;SPC)、及其他管理性的 KPI,統合到整合式管理介面中。一般單機自動化的架構,各設備的資訊是獨立運作無法互相連結;可透過設備整合模組,將各個廠區原先各自獨立的設備與製程資訊整合,不但讓各廠區的資訊可整合之外,更可協助管理階層全面掌握現場情報,進而採取合適的處理決策。此架構的管理目的主要從工廠管理 KPI 四大面向進行規劃,包含生產資訊、品質資訊、設備資訊、成本資訊,讓管理者透過整合式管理資訊的介面,可以完整掌握工廠資訊。

物聯網嵌入應用實現 M2M 智能化應用

在整合式自動化管理架構下,作業層的各生產設備與感知裝置,可以透過各自設備的 DCS(Dispatching Control Sub-system;搬運派送控制子系統)、PLC(Programmable Logic Controller;可程式化邏輯控制器) 或是其他終端資料收集裝置,將資料彙整至 MES 資料庫中,加以分析運算後,再回饋給其他控制裝置,讓各設備藉此互相串聯,交換訊息,並且結合 RMS 系統於 Auto Dispatch 功能的導入,補強原有自動化設備管理性功能的不足,達到 M2M(Machine to Machine)的智能化應用。

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