智慧製造2019.03.16

從 4G 數位自動化 到 5G 智動化

飛飛

物聯網 雲端服務 創新

#瘋5G

4G 通訊導入高速影音資料傳輸,也開啟無線通訊的新時代。全球化貿易透過 4G 帶動數位自動化製造升級,機台控制介面彩色影音顯示,並能無線傳輸資訊流,人機溝通走向人性直覺化。然而,軟體導向的人機介面仍需經人操作軟體,資料傳輸也侷限於人工手動操作,只能透過實體電腦中央控制的方式溝通。

 

工業 4.0 即是架構 CPS 網宇實體系統,整合網路通訊資料傳輸與實體機械作動的虛實之間變化,進一步大幅降低人工介入的必要,提升資料傳輸即時性,減少接力人工操作所帶來的干擾因素。 CPS 構築的物聯網世界,全面數據資料傳輸的溝通方式,加強了演算功能的可塑性,透過機器學習的 AI 人工智慧,替代人力進行重複性工作,如:影像辨識、特定條件下啟發機器作動(如:門打開後啟動電燈作動)等。

 

5G 的突破性通訊規格,即能實現虛實整合所需的資料傳輸,譬如:3D 掃瞄技術、VR/AR、高量演算等尖端技術所需的資通質與量,整合應用於生產個個環節,達成工業慧自動化。5G 智動化的效益包括:

生產線管理

從作業員透過穿戴式機器人操作協助產線活動、協作機器人擔負重複性操作,直到 3D掃描提高擬真寫實、AR/VR 輔助影音導航/導引等,所有相關設備的作動都能連線連動,達到高度一致性的順暢生產流程,也能於單一環節意外事故時,自動停止相關操作並發出警示,避免像是大規模瑕疵品生產後才發現雕刻凖頭偏移 0.001公分等情境發生。

過往機台設定必須透過人在現場操作電腦,5G 智動化則可於總部全面控管橫跨全球數個廠房內的所有機台設定與監控,也能室外與室內遠端即時連線與監控;此外,大規模萬物聯網,也不致苦於通訊品質變調,可透過虛擬網宇系統,統率生產設備大軍的高度全面協作。

除了預測性維護能提升產線暢通時間之外,品質控管方面也能得益於 5G 通訊品質,加入 VR/AR 影像,協助像是大型組件規格檢測等。水電等重要能源供給目前也積極走向如智慧電網,更突顯走向 5G 智動化以銜接新時代生產生態的重要與必要性。

    

移動機件協作

CPS 系統還有一個重點,即與移動機件之間的協作。無線通訊邁入 5G 物聯網級規格,也代表無線操控移動機件及與其互動的可行性,如:堆高機等作業車、搬運機器人等。5G 實現資通低延遲性新水準,無論是生產線物料移動、倉儲物流,還是室外運輸作業等AGV,也能物聯成網,線上系統自動化操控及作業。

 

資訊安全

異質化網路聯網是 5G 通訊的特點之一,也將為 5G智動化帶來資訊安全提升。企業內部私有雲透過區域網路通訊、外部公有雲透過高頻 5G 傳輸,即能有效控管資訊流。此外,區塊鏈的去中心化特點也正用於增進隱私保護,還可隔離多方立場及不同客戶之間的資料流。

 

大數據

資料蒐集、匯流及相關演算的大數據,正是工業 4.0 的最終效益所在。所有生產細節均能利用,不只生產記錄,還能結合像是當時環境偵測值,進行非線性回歸資料分析,AI 智慧協助優化作業。像是區塊鏈的時間戳記,即適合用於透過邊緣運算自動整合不同來源的同時間記錄,再上傳雲計算。

全球 5G 將階段性導入,自今年 2019年起約 5 年期間後開啟商轉;並從 4G LTE 階段過渡到 5G 。然而,產業生態布局及市場定位已經板塊移動中,及早重新自我定位、過濾出核心價值,反映於物聯網體系中,將是未來存續的重要關鍵。

延伸討論

智慧製造

雲運算服務 vs 虛擬化技術

飛飛
當雲運算以其租賃概念優勢,漸漸攻佔得花大筆頭期建置費用、再加上後續長期維護費用為考量的傳統在地 IT 建置市場後,雲運算自然也盡可能將各項發展愈漸成熟、使用上愈顯普遍的虛擬化技術納入自身平台。如此,不僅能強化自身平台的更多元服務,回應使用端開發時的種種需求,也能積極協助新客戶從既有設備順暢移轉銜接至雲平台。
智慧製造

雲端時代的虛擬化技術進行式

飛飛
雲是屬於第三方代管的運算平台。這樣做的好處是可以依情況迅速彈性變更 IT 資源,想用多少算多少,也能減低不少設備維護成本;更能從共享實體設備的量化觀念,經第三方服務供應商角色的經濟角度,提供較進階設備規格,獲得較優勢的資源效率,還能省卻種種品項採購的麻煩與冗長流程,減少可能的閒置設備。
智慧製造

關於感測器的兩三事

飛飛
感測收集的資料囊括類比、數位兩種訊號輸出。一般自然界的連續波都屬於類比訊號,包括:風速、太陽幅射、光強度、聲波、電波等;由於數位時代電子儀錶的蓬勃發展,許多感測器均已能轉化類比訊號為數位訊號,方便數位資料處理。隨著科學研發成果進展愈發豐碩,人類對環境中的基本物質愈發瞭解,透過物理特性(如:聲波回傳測距、幅射能反應為熱感指標等)、化學變化(如:特殊物質遇特定氣體產生濃氣味或色變的氣體偵測等)等感測指標也已愈發多元又精密,還能以不同感測數據交叉比對,滿足高精準度要求的感測結果。