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基于物联网技术的智能工厂时代已经到来

导读: 论及智能工厂,暂且撇开其各方对于此一名词定义之诠释,是否有所不同,事实上,台湾绝大多数的制造业者,不仅都具备智能工厂的雏型,而且存续至今的时程,其实相当久远。

  近几年来,只要是从事制造生产业务的企业,都曾听闻某大电子制造业龙头,誓言部署百万机器人大军,终至发展出可关灯生产的无人工厂,随著此一效应推波助澜,已迫使由来许久的“自动化工控年代,处于即将迈向“智能化”工控年代的转折点。

  论及智能工厂,暂且撇开其各方对于此一名词定义之诠释,是否有所不同,事实上,台湾绝大多数的制造业者,不仅都具备智能工厂的雏型,而且存续至今的时程,其实相当久远。

  许多工厂,即使被归类在传统产业,其实早在10年、甚至20年之前,就开始导入自动化,普遍常见的景况是,在前端引进PLC集成控制设备、传感器等装置,后端则布建了具备资料搜集功能的计算机,再运用诸如“模糊算法(FuzzyControl)”等实时控制方式,借以追求工厂运行之最适化。

  透过此类模式,有助于将原本单工型态的作业环境,藉由中断分时方式,模拟成为多工环境,藉此达到效能提升的效果,某种程度上,要将之称为台湾智能工厂的先驱,其实并未言过其实。

  只不过,若仅借助自动化,多半可使工业制造流程满足效率层面的需求,但假使业者欲随时因应市场需求,亟盼能弹性调整产能、促进空间有效利用,并有效降低生产成本,种种愿景,实已进入智能层面的格局,并无法单纯倚靠自动化技术来加以实现。在此前提下,如何运用有效的智能化手段,继而管理自动化设备,已然成为制造企业不容回避的重大课题,值此盘旋待变的时刻,物联网(TheInternetofThings;IoT)技术即显得相当重要。

  究竟一个植基于物联网技术的智能工厂,大抵呈现何等样貌?首先,在智能工厂环境内部,通常会有一套名为“资料采集与监控系统(SCADA)”的系统,旨在作为监控及控制所有设备的集中式控制台,假使没有此系统,就会有一群分散在特定区域,并许多系统组合而成的分散式控制系统(DCS)。

  在此之中,绝大部分的前端控制,系由远程终端控制系统(RTU)或PLC负责进行,主系统一般仅肩负系统监控层级的控制任务。举例来说,针对空调系统,即由PLC负责控制主机及冷却水塔的容量与流量,至于SCADA系统,则提供一个可供变更设定的操作机制,俾使操作员改变容量或流量的目标值,一旦将需要告警的条件设定妥善,日后万一出现水位偏低、流量不足乃至于温度过高等情况,PLC或RTU就会运用回授控制的方式,借以控制流量或温度,与此同时,SCADA仍将全程监控系统的整体效能。

  实现智能感测的必备技术

  总括而论,要想建立一个智能工厂情境,先决条件即是让制造流程具备智能判断的能力,而此一能量的来源,基本上来自于仪器、仪表、传感器等控制系统,这些都是不可或缺的基础构成要素。综观近几年来仪器、仪表的智能化发展,主要是以微处理器及人工智能技术为发展主轴,主要是藉由神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术,为仪器与仪表增添了高速、高效、多功能、高机动性、高灵活度等特质。

  比方说专家控制系统(ECS),即是一种融合大量专门知识与经验的程序化系统,其透过人工智能与计算机运算技术,足以根据某领域一或多个专家所提供的知识与经验,从而进行推理判断,并模拟人类专家的决策过程,以便能解决一些原本需要专家介入的棘手难题。

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