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工業4.0基礎(工業3.5):生產品質監控

工業1.0的主軸是機械化、工業2.0是電氣化、工業3.0是自動化、工業4.0是智能化。 上銀集團董事長卓永財表示,台灣有許多製造業還停留在工業2.0,若不能升級,5年內,將被中國大陸及東南亞等國企業超越而遭淘汰,3.0若不能升級,10年內也是岌岌可危。他認為務實升級才是生存之道。 清華大學清華講座教授簡禎富,同時也是清華台積電卓越製造中心主持人,他帶著學生做產學、為企業診斷。他認為,談工業4.0,不應一蹴而幾,應該用「工業3.5」的混合策略和破壞性創新,促成管理、組織的革命。

從業界龍頭老闆及工業大數據教授專家的眼中,台灣目前企業普遍停留在工業2.0/3.0,離工業4.0有很大的差距,除了大集團需要真正落實工業4.0,其它企業應該著手的是如何將工業2.0/3.0升級至3.5,讓產業升級創新,才有本錢與大陸及東南亞等國家競爭,同樣可以解決台灣低薪問題。個人提出一個工業3.5最重要的核心,即時生產品質監控,這是未來邁向工業4.0最重要的基礎。

傳統製造業要邁入工業3.5,最重要的第一步,就是要讓生產機器具備聯網能力,使得不同的機台可以說同樣的語言及連線溝通,進而收集資料,智慧化地分析,並發掘大數據的價值。 智慧機上盒的推出,是打開舊機械設備智慧製造可視化的第一步,除了可以提升生產效率與品質外,未來配合大數據分析,更能提高整體利潤、創造新營利模式。 為了因應全球智慧機械與製造發展趨勢,加速產業邁向智慧機械與智慧製造時代,協助台灣企業由工業2.0跨越至工業3.0,政府積極推動智慧機械產業,經濟部自2018年起展開五年計畫,預計智慧機上盒Smart Machine Box(SMB)安裝9000台以上,提供每案最高新台幣40萬元輔導經費,有興趣可以申請補助經費。

收集大數據資料既然是最重要的一環,機器設備本身會有許多結構振動,振動數據代表許多不同意義,若能收集及預警提示,可以讓生產線品質及效率提升,有利於後續AI大數據的分析。而在用水設備或環境監控的IoT物聯網,也可以藉由監控達到更好的品質管理。凡是具有系統監控和資料擷取功能的軟體,都可以稱之為SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 軟體, SCADA軟體中以Node-Red受到各大物聯網系統整合公司採用,如研華、新漢、中華電信等等,用來幫客戶整合大數據。 Node-RED提供各式各樣的API,包括網際網路服務,例如推特與查詢天氣、呼叫使用各式的通訊協定,例如MQTT、WebAPI、TCP、UDP等;在嵌入式系統上,Node-RED提供控制GPIO的功能,並使用MQTT或是HTTP/WebAPI等協定與雲端做溝通,架構IoT物聯網產品。 Node-Red是IBM釋出的免費超棒IoT視覺跨平台開發工具,本身祇要會JavaScript語言,就很容易進入狀況,值得推廣及學習。

在異常警示,我有別於它家的做法,提供一個更完美的管理機制,當SCADA(如Node-Red),透過http/WebAPI傳送異常訊息時,會進入異常系統程式機制,其架構及功能(如附圖):

1.通知人員資料建檔:可依公司需求建立多通知人員及通知項目,如EMail、Line Bot、簡訊通知,當然若是有大陸工廠,也可以用WebChat(微信)連絡高階主管或負責人員。

2.提供異常報表:至少可以提供異常記錄分析、異常統計圖表及異常通知人員狀況表等等。

3.異常資料庫分析:異常資料可以進一步利用AI人工智慧分析異常狀況,提供決策及改進的參考。

最後階段,當生產數據透過SCADA(如Node-RED)存入雲端或公司內部的Oracle/MySQL/MSQL/PostgreSQL/MogoDB等資料庫,可以進一步為大數據AI分析打入基礎,所以我認為生產品質監控及大數據收集是工業4.0的一切基礎。目前推廣的架構也是各大物聯網整合公司想要推行,工業3.5兼顧實用與可行,讓國內企業能真正升級。有一點還是要苦口婆心的說,要導入工業3.5/4.0,除了硬體以外,公司最需要的還是這方面的專業人材,應該用高薪禮聘,才能找到真正的可用之兵。

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