物串心聯 網力全開

透過物聯網，以及配合雲端運算、巨量資料分析應用，製造體系能夠以更低的成本獲得更充分與即時的資料，並將其轉化成有利於生產及企業運作的製造智慧。以飛機組裝為例，需要使用超過 1,100 種不同的工具來完成 40 萬個點的鎖固工作。為了增加飛機組裝效率，Airbus 集團與 Bosch 等公司將感測器、物聯網與製程工具結合，建構出新的智慧工具與應用系統；這些工具能大幅提高工具使用資訊透明度，成為改善工作效率與品質的重要基礎，同時還可以提高工具使用及管理能力。分析此案例，IEK 認為：對台灣物聯網產業來說，可以先從提高工廠運作可視化、提高工廠與企業運作自動化等，從能解決製造現場普遍面臨的問題著手，透過跨領域廠商的合作來提出能改善問題的解決方案。

智慧製造是一種如何完成製造過程的概念。智慧製造能在包括單一企業與供應鏈的整體製造過程中加入更多智慧，使整個製造體系能在正確的時間點、選擇更適當與有效率的方法來完成既定工作或是妥善的處理突發狀況。在製造體系中，智慧除了來自於領域專家、有經驗的工程與管理人員，還可能來自於生產線長期的運作經驗以及製造程序改善結果。而要獲取這些經驗與結果，首先需要擷取大量的資料，然後賦予格式及意涵使原始資料變成有用的資訊，最後再經過系統化的分析、萃取成為能協助製造體系運作的知識與智慧。

過去企業與工廠管理者必須耗費相當長的時間與極高的成本才能獲取少量的製造知識與智慧。而現在透過物聯網，以及配合雲端運算、巨量資料分析應用，製造體系能夠以更低的成本獲得更充分與即時的資料，並將其轉化成有利於生產及企業運作的製造智慧。

物聯網使製造體系中的人（People）、製造程序（Process）與各種資料（Data）能完成廣泛與深層次的連結，並進一步產生以下的新價值：

1. 藉由在製造體系中普遍設置的各種感測器，人們對於工廠運作與供應鏈流程的瞭解與掌握度將可獲得大幅度提高。

2. 製造體系中的物聯網使人們能從正確的設備與裝置、供應商與經銷商、設備維修夥伴等管道獲得即時與正確的資訊，這對於提升企業經營效率將具有極大的幫助。

3. 結合物聯網、行動裝置與多元化的資料顯示軟體，讓人們能從各地進行各種即時資訊擷取，包括設備使用狀態、生產效率、設備運作警示等，這讓管理者能更有效的管理工廠。

4. 增進人們對於工廠運作與供應鏈流程的瞭解與掌握度，屬於物聯網應用第一階段的效益。當物聯網的使用範疇逐漸擴展時，透過將各種資料連結裝置融入到工廠運作與商業管理軟體程序中，企業將能更快速的掌握關鍵資訊，也能更快速地進行反應，以及因應更大規模的市場需求與變化。此外，機器對機器（M2M）間的通訊能力也能提高各種自動化的層次與廣度。

5. 物聯網使各種裝置能彼此連結與交換資訊，隨著各種感測器、致動器、攝影機與照相機、RFID 讀取器加入物聯網，企業能從製造體系中獲取大量多變化的資料，這些資料再透過巨量資料（Big Data）分析，將能萃取出有助於增加製造效率、改善營運能力的企業智慧。

大型飛機組裝是一項繁雜、卻又必須十分謹慎的製造工作。為了確保品質，歐洲Airbus 集團在英國 Filton 的製造工廠需要針對不同的加工站與工件使用特定的工具。在過去，每天一早需要耗費大量時間為 30 位工人進行登記，以及安排取用當日製程所需的工具。現在，在整合大量 RFID 標籤、資料讀取機及物聯網後，新的工具管理系統能自動驗證工人身分，以及安排各工作站位所需的工具。同時在工具接近需要重新校驗的日期時，系統會自動發出提醒。

一架飛機在組裝過程中，有 40 萬個點需要進行鎖固，而完成這些工作需要使用超過 1,100種不同的工具。為了增加飛機組裝效率，必須設計出更智慧的鎖固工具，以及更方便的資料輸入與品管工具。因此 Airbus 集團正在發展可應用在鑽孔、量測、品管資料紀錄以及鎖固等多種製程上的智慧工具。

這些新的智慧工具能透過視覺技術瞭解完成製程所處的環境，以及自動進行工具效能檢查與校驗。智慧鑽孔工具還有以下功能：確認將要鑽孔的材料種類；針對每一種材料層進行鑽孔條件更新；監控鑽孔深度；紀錄當前位置的鑽孔結果；鑽孔工具健康狀態監控。新的智慧型量測工具能從資料庫中重新讀取已被接受的量測值；檢查測量結果是否在既定的數值範圍中；紀錄量測結果，並在必要時提供後續活動建議。智慧型品管資料紀錄工具能透過手指滑動、眼球追蹤與聲音控制等方式進行人機互動，以及紀錄量測結果，並在必要時提供後續活動建議。智慧型鎖固工具則可以依據工作位置設定適當的扭矩／速度／角度；顯示鎖固時的扭矩；將鎖固時的扭矩值紀錄到製造執行系統（MES）或企業資源規劃系統（ERP）的資料庫內。

為了發展智慧工具，Bosch、Tech Mahindra、Cisco 及 National Instruments 四家公司在 2015 年 2 月開始推動進行工業網際網路聯盟追蹤與追溯測試平台（Industrial Internet Consortium’s Track & Trace Testbed）計畫。此計畫目標是讓新一代的工業用動力手工具能自動瞭解需要執行的工作，並能在相關聯的製造體系中達到最高的品質與效率標準。追蹤與追溯測試平台計畫希望能在一個受到控制的真實製造環境中，實驗物聯網相關技術與系統的應用效果，同時也藉此釐清新的需求，以及孕育出新的產品與服務。動力手工具追蹤與追溯測試平台計畫希望達到的智慧功能包括：確定每個工具在工廠內所處的位置；偵測工具被使用的位置；確認操作者是否已受過充分的訓練來使用此工具（也就是驗證工具使用者的身分與技能）。其最終目的包括確保工具能安全與有效率的被使用，並透過工具使用位置與使用方式等資料來找出更有效率的廠內工作流程。此計畫將使企業未來在使用動力手工具時具有以下的效益：自動監控與分析關鍵工作程序的安全性；自動化進行工具狀態與可用性監控及管理；在製造過程的早期階段進行自動化品質控管；確保工具正確與合乎規定使用。

Airbus 集團開發與應用智慧工具只是眾多以物聯網為架構的智慧製造應用案例之一。這個案例顯示：單單只是將感測器、物聯網與製程工具結合，就能大幅提高工具使用資訊透明度，並成為改善工作效率與品質的重要基礎，同時還可以提高工具使用及管理能力。

對台灣物聯網產業來說，由於製造業中個別產業的特性不同，要提供一套通用的物聯網與智慧製造解決方案並不容易，但是卻可以先從能解決製造現場普遍面臨的問題著手，並提出能改善問題的解決方案：

一、提高工廠運作可視化

以感測器蒐集工廠內的環境、機台設備、重要零組件、原料及產品，以及各層級人員的即時狀態資料並透過物聯網傳輸給需要的人員與系統，協助更快速有效的產生工廠與企業運作所需的高正確性、即時性決策。

二、提高工廠與企業運作自動化

目前大多數企業與工廠的現況是個別設備與系統雖然已經具備不同程度的自動化，但是卻因為不同設備間缺乏水平的資訊聯繫而形成資訊孤島。這也使工廠與企業運作自動化程度與廣度受到限制。透過物聯網，企業與工廠內部的環境控制裝置、機台設備、重要零組件、原料及產品能夠形成垂直及水平的資訊網絡，再配合相關的製造與管理軟體系統，就能夠使各類自動化功能輻射到更廣大的範圍，使工廠及企業運作效率能持續提升。

在發展智慧製造應用解決方案時，由於涉及到製程設備、物聯網架構與應用服務系統，因此必須結合不同領域的專業能力。Bosch 等公司正在進行的追蹤與追溯測試平台計畫就是最好的例子。也就是說，如果台灣物聯網產業在發展智慧製造應用解決方案時，能透過企業合作或聯盟的方式，建構完整的、跨領域的專業能力，將有機會更快、更順利的建構出具有商業價值的技術方案與產品。除了整合各企業間的專業能力外，如何透過類似追蹤與追溯測試平台計畫中的實驗場域，在台灣選擇適當的製造業來建構與驗證智慧製造應用解決方案，也是物聯網產業發展的重要步驟。

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