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工业4.0:打造智慧工厂 靠CPS核心技术串接

导读: 德国于2011年提倡国家走向“工业4.0”后,美国同年也提出“先进制造业伙伴关系”(Advance manufacturing partnership),尔后中国、日本及韩国相继提出制造业升级政策,以保有制造业的优势。

  德国于2011年提倡国家走向“工业4.0”后,美国同年也提出“先进制造业伙伴关系”(Advance manufacturing partnership),尔后中国、日本及韩国相继提出制造业升级政策,以保有制造业的优势。

  我国在2015年6月也由行政院提出“生产力4.0”的科技发展政策,强调产业转型化带来强大的价值,期望台湾发展成为亚太优质生产力的典范。

  在上述制造业发展策略内容中,除了常见的机械手臂、巨量资料、3D列印等关键技术,仍有一项不断提到的核心技术CPS(Cyber-Physical Systems,网宇实体系统),被各国制造政策列为打造智慧制造的重要方案之一,期许利用CPS串接整个工厂资讯,并可即时对工厂做出反应。

  CPS主要是让“实体”和“虚拟”之间可以有效沟通和协调,在充份运用资讯及通讯技术,将虚拟世界和实体环境两者之间的距离缩短,然后可利用资讯系统来快速反应及设定实体环境所需;而虚拟世界可以忠实表达现实环境发生的各种资讯。简单来说,小至用APP查询公车何时到站,大至捷运的中控中心,都是CPS的表现。

  在环境相对封闭的工厂,导入CPS在工厂各项设备及流程,也可视为一种类似ERP(Enterprise Resource Planning,企业资源规划系统)的复合性整体解决方案。

  过去,企业藉由ERP系统从财会、销售等角度进行公司整体流程再造;如今,工厂也面临改革上的需求,期许CPS利用不同软硬体、感测器、工业网路等设备,进行虚实资讯的整合,使工厂具有智慧化的管理能力,改善工厂在制程、设计、以及现场环境等制造时所会遇到的各种问题。

  导入CPS时,为了对工厂内各项资讯进行管理及反应,目前仍有不同需注意的地方。

  首先,为了收集工厂资讯,必须安装不同的感测器,但因不同新旧设备的限制,需注意感测器是否要额外加装及选购的问题;再者,工厂现有网路协定经常不一致,对于如何将这些不同的协定进行异质网路和设备进行联结,也是需解决的部分。

  当要将所收集的资讯进行系统化的管理时,会因工厂皆以封闭性系统环境为主,有各式各样的制程,因此客制化需求程度往往较高,故在人力和预算下就先提前设想。

  监于CPS仍为一种复合性的整体解决方案,要在工厂把CPS做的完善,对于过去资讯化程度不高的工厂,所影响的层面及牵涉的角色,相对更为复杂。

  因此对于导入CPS的业者,需要用一种长时间投入的心情做足准备,并在人事、教育训练、高层主管支持等各种影响因素上,清楚做出整体思维的规划,以整体配套的方式进行CPS的导入;然后逐步将工厂虚拟和实际之间的距离缩短,让工厂具有各种自主化能力,方能因应将来市场变量变样的需求,比竞争对手更能具备经营弹性、抢得市场先机。

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