當物聯網遇上製程自動化 綠色智能工廠將為未來潮流
- 周昱伶
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「物聯網」(internet of things)概念於1999年由MIT提出；2005年由國際電信聯盟(ITU)正式發揚光大；近期更在歐美日韓展開一系列風起雲湧的先導專案及商業模式探討。究其技術根本，物聯網以WSN(wireless sensor network)、M2M、RFID為核心，結合應用端專業領域知識，而成為繼網際網路後的近期產業發展新趨勢。有鑑於物聯網技術端已趨成熟，各界討論的焦點遂移轉至實務應用面，如何跨域整合，成為產業進一步發展的關鍵。
物聯網概念適用於滿足「分散、多點、大範圍」的數據收集與運算需求，進一步使「物」變得智慧化，例如智慧建築、智慧電網等；而對製造工廠而言，邁向智能化與資訊化更是達到「增效節能」與「更安全」的途徑。
早在2006年，中科某半導體廠商欲新建12吋晶圓廠時，即提出兼具安全與營運效率的智能工廠想法。利用舊廠的3年抄表資料及資料庫歷史資訊，該半導體廠商將最佳化運轉模型應用於建廠設計中，以納入安全規劃並節省人工抄表的繁複費時。為能有效監控並達成最佳化運轉，當時全區規劃有67個控制器、42,000餘個I/O點、60,000餘個tag點需被即時監控，數量之龐大與幅員之廣闊，為當時先例，也讓市場上具高度整合能力的分散式控制系統─800xA於列強中勝出。
除滿足龐大的監控需求，更將未來擴廠計畫納入考量，為系統預留裕度(buffer)。再者，透過800xA內建的強大系統診斷功能，廠務人員可即時掌握各系統軟硬體的運作狀況，避免意外造成停俥事故(emergency shutdown)，達成預保功能並避免巨額營運損失。
此外，倘若事故真的發生，800xA容許進行線上熱抽換、擴充與修改，縮短事故處理時間，不影響產線運作。回應廠商省去人工抄表的需求，並率先於廠區內導入「智能儀表」。跳脫以往被動收集數據的角色，智能儀表可主動偵測異常狀況，透過遠端設定的執行，大幅節省人員逐台校正與儀表故障診斷時間。相較於採用PLC與一般圖控軟體的單點控制解決方案，800xA提供的是以單一軟體規劃工具、單一操作平台進行整個「面」的即時監控。此外800xA強大的整合能力，可向上或向下與不同廠牌的次系統及設備無縫整合，並得以對每一個監控中的「資產」進行資產管理最佳化。
此案中的另一創舉是工研院綠能所在800xA平台上，成功開發應用於冰機系統的廠務設備節能新技術。由於空調系統佔該半導體廠總用電的26%，其中冰機系統更佔空調系統用電量的50%，提升冰機運轉效率便可顯著節省總體耗能。綠能所專案負責人表示，該成果讓智能儀表回傳的即時資料變成有意義的資訊，在電腦動態模擬分析下，提供操作人員最低耗能操作建議。
另一個應用實例在今(2011)年初，南部科學園區某觸控面板廠的新建廠專案中提出同樣工廠智能化的需求，其即時監控區域擴及無塵室、機電配管系統與廠區電力系統。據該廠廠務主管表示，藉由800xA的單一平台與AC800控制器，可同時監控廠務系統與電力系統，大大突破以往兩大系統與設備並存、分開控管的重工狀況。不僅在人力與設備上都較以往精簡許多 ，因事故回報的時間有效縮短，操作人員更能即時回應突發事件的發生。
此外，觸控面板的製程中因包含特殊氣體供應系統、化學藥劑供應系統、超純水與廢水處理系統，各個次系統都需隨時準確地監控其安全數值。針對降低人員意外傷亡的目標，儘量減少人員出入危險區域，改由監控點自動回饋，已是時勢所趨。
實現物聯網應用的智能工廠，在達成節能減碳與環境安全的目標上，充滿著許多可能性，更多的跨業結盟與創新模式尚待實現與驗證。但無疑的，綠色智能工廠，將引領新一波改革風潮。
(本文由ABB提供，周昱伶整理)
