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用軟體思維打造智慧工廠 彈性與整合度更佳

  • 林稼弘
美商英特蒙台灣分公司亞太區業務與行銷副總裁洪育浩指出,隨著智慧製造趨勢的到來,軟體控制的優勢將會被凸顯。

工業4.0帶起的「智慧自動化」是製造業近年來最重要議題。在過去幾年系統供應商與媒體的市場教育下,2017年已經開始有台灣製造業者導入相關系統,不過台灣製造業向來以硬體產品生產為主,過去自動化設備的設計又多從硬體著手,因此即便進入智慧化時代,製造業仍不免採用同樣的思維;然而智慧製造的核心是軟硬整合,近年來軟體製造技術也不斷精進,因此美商英特蒙台灣分公司亞太區業務與行銷副總裁洪育浩建議,有意導入智慧化製造系統的台灣廠商,可採用軟體解決方案,無論效率或成本,都將會有更佳體驗。

洪育浩表示,「穩定性」與「高即時性」一直是自動化控制系統的兩大基本設計重點。早期的PC架構由於這兩方面都有所不足,因此過去業者多採用傳統自動化技術。隨著工業電腦性能越來越好,再加上PC本身原有的相容性和易開發特色,近10年來,PC已成為製造系統不可或缺的技術,因此在智慧製造系統中,PC的角色可有更大的應用空間,尤其在軟體部分。

洪育浩以運動控制為例,過去的運動控制都以板卡為主,按照軸數購買對應的運動控制卡,若有擴充需求,就繼續添購更多數量的板卡,在過去的控制系統中,這的確是讓系統最快上線的方式。不過隨著系統規模的擴大,缺點會逐漸浮現。首先是持續加入的運動控制卡不但會讓系統架構越來越龐大,成本也隨之增加;再則現在的控制系統中,不同功能的設備與系統整合需求越來越高,硬體設備之間的整合不僅有一定難度,系統結構也會更趨複雜。

針對相關問題,洪育浩認為軟體是最佳解決方案。現在控制系統中PLC、運動控制、機器視覺等設備功能,都已可在PC中以軟體系統運作。以英特蒙的KINGSTAR平台為例,由於軟體內建了RTOS(即時作業系統),因此其效能將優於硬體板卡。再則在同一平台上,整合也相對容易,英特蒙最近就曾接到台灣某工具機廠商的案子,該客戶的訂單需要整合2部CNC機台與機器手臂。由於過去工具機這類設計相當少見,廠商沒有前例可循。若要像以往從硬體著手,架構會相當複雜,對此英特蒙只用1台工業電腦加上該公司的KINGSTAR軟體自動化平台,就可整合控制器與機器手臂。他指出,未來控制系統要整合,不該是添購更多硬體,而是先從軟體面思考。

對於現在製造業者的系統設計思維,洪育浩認為多數廠商仍未體會到軟體的重要性,還是習慣從硬體解決問題。雖然現在自動化大廠所推出的相關設備已可滿足製造業大部分需求,不過一來成本偏高,二來自動化大廠的軟硬體產品都是整套搭配建置,對使用的製造業來說,未來若有擴充需求,就會受限於同一家供應商,因此他建議製造業者在建置系統時,最好將「開放性」列入重要考量點,例如EtherCAT、GigE、PLCopen、OPC UA等就屬於開放性工業標準。

以EtherCAT為例,就是目前全球自動控制領域中,廠商支援產品數量最多的標準。由於英特蒙的KINGSTAR軟體平台支援EtherCAT,因此只要有符合EtherCAT標準所設計的硬體產品,無論是驅動器、I/O模組...等,使用者都可自由選用,而且只要採用KINGSTAR有測試過可用的市場品牌產品,在導入時KINGSTAR會自動掃描連線找出此一品牌與型號的EtherCAT的參數,讓系統上線更容易且快速。

對於軟體控制平台的未來發展,洪育浩相當具有信心。他指出,軟體控制平台發展已有一段時間,未能在市場普及有兩個原因,包括驅動器成本和較高市場製造設備軸數不多;就驅動器部分,近年來市場價格已經大幅調降,未來將更有競爭力;至於軸數方面,洪育浩舉了工具機作為例子,過去工具機的軸數不多,只需要1張運動控制卡即可滿足需求,不過隨著市場的變動,現在工具機的功能需求提升,若要加上機器手臂的高階整合需求,多軸數就需要使用到2張甚至更多的運動控制卡,當然也就直接增加了成本。但對KINGSTAR這類的軟體自動化平台來說,只要在設定上調整即可,不需支付額外成本,再加上系統中已有PLC、機器視覺等自動化系統功能,這時軟體平台的優勢就會被凸顯出來。

雖然一再強調軟體的重要性,不過洪育浩表示,這並非完全貶低硬體設備的優勢,而是系統建置時的功能考量,必須從客觀、中立的角度看。對製造業者來說,軟體與硬體都只是手上的工具之一,系統建構者必須充分了解工具的功能。過去軟體的功能被低估,未來自動化業者可進一步強化這部分的了解與認知,打造出最佳化系統。

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