善用新一代設備打造智慧工廠

凌華科技 量測與自動化產品事業處經理 陳文吉

所謂生產製造，即是將原物料/半成品轉換成終端產品的一套過程，若企業能夠在此過程中，透過製造標準改善，提升工廠產品的年產量及產出效率，並持續降低能源、人力、設備等項目所需投入耗用的數量、大幅排除人為因素所產生的流程錯誤，同時減少因為原料短缺及庫存管理不當所帶來的種種問題，則必然有機會降低其整體生產成本，提升產品的品質、產量及售價，進而為企業創造合理的利潤空間帶來正向影響。

凌華科技量測與自動化產品事業處影像產品經理陳文吉表示，智慧工廠由於可以協助企業依照工廠需求擴展和即時調整，以及進行生產原料消耗和設備維護的追蹤，對上述事項的達成均有極大的幫助，也成為不少公司積極導入的主要原因。

目前的智慧工廠系統多會應用於廠內的組裝區、包裝出貨區、品管檢驗區及中央控制室等地點，企業在導入該系統之後，除了讓設備可依照訂單需求，即時調整其運轉時間或24小時運作，員工數量也不會因為產線產量變化而呈現劇烈波動，從而可提高各項資源的使用效率與調整彈性，增加產品品質穩定度。

此外，透過共通的通信界面，人員還能透過連線的設備進行控制、監督與紀錄，讓生產所需的物料狀況得以被隨時追蹤與處理。但陳文吉表示，這都得要依靠相關的自動化設備，如工具機、電子組裝暨檢測設備，與加工設備裝置，以及在其後端進行平台整合的機器視覺、自動化運動控制與CIM電腦整合製造系統等技術予以支持，才能達到此一願景及目標。

依據使用設備與佈線架構的不同，自動化運動控制大致可分為集中式與分散式兩大類，並各自有可產生不同的效益。以凌華的分散性自動化控制解決方案為例子，經實證結果，採用後的業者除了可節省30%的配線與組裝成本、高達256軸運動控制能力，保證能於1ms內完成2,016點I/O實時性控制外，還能支援高速位置比對及100KH觸發脈波輸出，提供2,048點的路徑表以實現連續運動。

至於集中式的自動化控制方式則由於具有高速、高精度多軸補間運動及高速觸發的功能，根據應用在台灣某家PCB板光學檢測設備的實例，不僅機台的運作效能獲得提升，產品整體開發的時間和成本也可因而降低。

至於機器視覺解決方案，因具提高生產品質、降低製造成本、提升生產率等方面的優勢，因此常搭配其他自動化生產設備一同採用。陳文吉表示，一般選項不外乎是由光學、I/O、通訊等元件所組成的智慧型攝影機；與設備整合的嵌入式平台，以及PC-based的影像平台這幾類。

由於嵌入式平台影像處理、儲存能力及擴充性均有限，智慧型攝影機需與多組機器視覺系統搭配，而PC-based影像平台則有多樣化彈性選擇，可根據不同應用項目提供適當影像分析工具，因此常成為企業的選擇。不過陳文吉表示，企業也得面對需要較大空間的問題。對此凌華推出省配線、高運算、具小型強固外觀設計的產品，以彌補之前方案的短處，並滿足企業追求簡單、方便、省成本的需求。

另一方面，CIM則將生產所需的各項功能整合在同一平台系統上，可明顯減少存貨成本、人事成本、工程設計成本，省略不必要的文書溝通作業，進而能縮短交貨時間並提高產品的品質。陳文吉表示，現行有不少CIM都是由商規電腦充任，除了有體積較大、較占空間的缺點外，其MTBF值大約僅有60,000小時，並且只能在攝氏35~40度以下的工作環境運作，無論是在穩定度和運作成效上的表現均不佳。

陳文吉表示，改善方式是採用工業等及無風扇嵌入式電腦，由於其具有尺寸小、節省空間、易於與現有設備整合、MTBF最長可達190,000小時、支援攝氏-20~70度的寬溫運作，並且能夠承受50G的耐衝擊及5G耐震動標準，比較適用在工廠生產作業環境中使用。

陳文吉預期，未來智慧工廠系統設備發展趨勢除了上述的平台整合需求外，在線材上將會要求更遠的傳輸距離並使用更少的接線；通道數及控制軸數方面則會往多相機同步取像、多軸同步運動控制與多點I/O即時控制的方向繼續延伸；至於即時設備的控制及狀況回覆功能，則需要有進行定時控制的能力。「這也是凌華在發展一次購足全方位解決方案時的目標。

陳文吉強調，該公司除將繼續提供業者性價比高、具工業等級品質與可靠性、可結合機器視覺、運動控制、I/O模組及無風扇嵌入式電腦…等完整平台產品外，更提供各式SDK、範例程式與函式庫，以協助業者自行開發程式。「最終的目標就是要成為企業可信賴的智慧工廠合作夥伴。