從生產效率最大化到客製化 李崇漢:需要高彈性、高效能的工業網路架構

嚴峻的疫情影響許多工廠的人力配置與生產效能,工業自動化及無人工廠的未來漸漸受到矚目,隨著越來越多自動化在邊緣或雲端執行,工業連網 (Industrial Networking) 的重要也被看見,時效網路(Time-Sensitive Networking;TSN)則在當中扮演重要的角色。

深耕全球工業製造領域經驗40年的四零四集團,自2015年就開始進行TSN測試,集團副總李崇漢以自身豐富的經驗,分享推動新世代工業自動化與TSN的看法:

從生產效率最大化到客製化

李崇漢認為,新世代工業自動化的最重要目標就是:客製化。

如果將自動化的過程比喻為歷經四代發展的工廠:第一代主要是引進蒸氣機,以機械力取代獸力及人力;第二代則是引進電力設立生產線,透過輸送帶,讓物與料在對的時間,送到對的位置,讓對的人加工製造以提升產能;第三代則是引進工業控制電腦(IPC)、可程式化邏輯控制器(PLC),透過微處理器的運算力和設備機械力,真正實現工業自動化,且大幅度提升了產能。

如果你是第四代的老闆,該如何進行工廠的生產與轉型升級?

李崇漢說,新世代的工業自動化簡稱工業4.0或IoT,不同於前三代主要是以供應推動需求,不斷透過最佳化生產流程以提升生產效能,透過大量製造以降低生產成本與製程,第四代則是透過人工智慧、大數據與雲端運算,精準的模擬或預測客戶客製化的需求。李崇漢說:「工業4.0的目標就是大量的客製化。」就是客製化產品的價格與生產時間,讓產品達到一定規模,可以串連人、事、物,優化物料、生產、成品的最佳狀況,讓客製化產品可以高效生產並降低成本。

從「為什麼3.0(第三代)做不到客製化?」

李崇漢解釋,由於工業3.0的目標是生產效率最大化,所以每個生產單元都是由專門廠商提供,不同的廠商各自有不同的通訊協議,就像彼此說著不同的語言一樣,讓互連互動變得非常困難;不同的通訊協議也讓生產的彈性變小,設備與設備間很難透過通訊協議採集到必要的數值,互連互通與維護的設備成本相當高。

除了工業協定之外,設備、現場及廠商供給的不一致,在實時性與自主性的資料傳遞上,無法滿足未來工廠自動化的需求。面對未來的工業4.0,在以客戶需求為導向下,雖然每個生產單元還是由專門廠商提供,但廠商們使用共用通訊協議,共用彼此的數據,在遠端或現場設備均能互相採集數據,因而需要一個具備高彈性、高效能的工業網路架構,讓不同的應用互連互通,同時,也需要強化網路的可靠性和安全性,時效網路(Time-Sensitive Networking;TSN)此時就扮演重要且不可或缺的角色。

TSN必須克服的四大挑戰

李崇漢說,TSN主要是基於802.1的網路集合,在對的時間將對的封包傳到對的地方,強調時間同步與封包的延遲。除此之外,系統的備援機制與資安的標準規定,以及系統的網路管理與配置標準應用,這些都是構成TSN的核心。

不過,目前還有四大挑戰必須克服:一、需要更多的使用者案例,進行近一步的驗證與標訂定;二、需要更多廠商加入,增加互操作測試;三、訂定更多的應用標準,即使目前TSN的通訊標準大致底定,但是應用必須進一步訂定,去落實TSN在不同應用上的可行性;四、要達到經濟規模,如有更多量產產品推行到到市面,將能增加TSN的便利性。

*更多精彩報導詳見:人工智慧與新世代通訊論壇 精彩分享 (整理:AIF 楊育青)

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