三項實現智慧工廠的熱門技術

智慧工廠的發展，其實與工業自動化的趨勢息息相關，根據經濟部工業局統計，自動化設備、自動化產品與自動化規劃服務業，2011年三者合計產值已達到8,650 億元，顯示在科技日新月異和產品製造複雜性的趨勢下，如何有效的智慧化管理自動化設備，確實已經成為未來產業發展的重點之一。

但從自動化到智慧化，要走的路其實相當長，自動化多半可以讓工業製造流程達到效率面的要求，但如果要隨時因應市場需求、彈性調整產能、促進空間有效利用，以及有效降低生產成本等智慧面的需求，就不能光靠自動化技術就能解決。

智慧感測是基本構成要素

但如果要讓製造流程有智慧判斷的能力，儀器、儀表、感測器等控制系統的基本構成要素，仍是關注焦點。目前儀器儀錶的智慧化，主要是以微處理器和人工智慧技術的發展與應用為主，包括運用神經網路、遺傳演算法、進化計算、混沌控制等智慧技術，使儀器儀錶實現高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。

如專家控制系統(expert control system；ECS)就是一種而具有大量的專門知識與經驗的程式系統。它運用人工智慧技術和電腦技術，根據某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的複雜問題。

此外，模糊控制器(FC-Fuzzy Controller)，也稱模糊邏輯控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller)，也是智慧工廠相關技術的關注焦點。由於模糊控制技術具有處理不確定性、不精確性和模糊資訊的能力，對無法建造數學模型的被控過程，能進行有效的控制，能解決一些用常規控制方法不能解決的問題，也讓模糊控制在工業控制領域得到了廣泛的應用。

控制系統網路化

隨著工廠製造流程連接的嵌入式設備越來越多，透過雲端架構部署控制系統，無疑已是當今最重要的趨勢之一。

在工業自動化領域，隨著應用和服務向雲端運算轉移，資料和運算位置的主要模式都已經被改變了，由此也給嵌入式設備領域帶來顛覆性變革。如隨著嵌入式產品和許多工業自動化領域的典型IT元件，如製造執行系統(manufacturing execution systems；MES)以及生產計畫系統(production planning systems；PPS)的智慧化，以及連線程度日漸提高，雲端運算將可提供更完整的系統和服務，生產設備將不再是過去單一而獨立的個體。但將孤立的嵌入式設備接入工廠製造流程，甚至是雲端，其實具有高度的顛覆性，必定會對工廠製造流程產生重大的影響。一旦完成連線，一切的製造規則都可能會改變。

包括體系結構、控制方法以及人機協作方法等，都會因為控制系統網路化，而產生變化，如控制與通信的耦合、時間延遲、資訊調度方法、分散式控制方式與故障診斷等，都使得自動控制理論在網路環境下的控制方法和演算法，都需要不斷地創新。

此外，由於影像、語音信號等大資料量、高速率傳輸對網路頻寬的要求，對控制系統網路化，更構成嚴厲的挑戰。因為工業生產流程不容許一點點差錯，網路傳遞的封包資訊不能有一點點漏失，而且網路上傳遞的資訊非常多樣化，哪些資料應該先傳(如設備故障訊息)，哪些資料可以晚點傳(如電子郵件)，都要靠控制系統的智慧能力，進行適當的判斷才能得以實現。

工業通信無線化

工業通信無線化也是當前智慧工廠探討比較熱烈的問題。根據專家分析，到2013年，全球工廠自動化中的無線通訊系統應用，將每年增加約40%。隨著無線技術日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬體技術，協助在產品中增加通信功能。這些技術支援的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。

然而，在增加無線連網功能時，晶片及相關軟體的選擇極具挑戰性，包括優化性能、功耗、成本和規模，都必須加以考慮，更重要的是，由於工廠需求不像消費市場一樣的標準化，必須因應生產需求，有更多彈性的選擇，最熱門的技術未必是最好的通信標準和客戶需要的技術。

此外，無線技術雖然在佈建便利性方面，對比有線顯然有相當的優勢，但無線技術目前的完善、可靠性、確定性與即時性、相容性等還有待加強。因此，工業無線技術的定位，目前仍應是傳統有線技術的延伸，多數儀錶以及自動化產品雖會嵌入無線傳輸的功能，但要捨棄有線技術，目前還言之過早。