新漢技術長 吳羅龍

工業4.0近年持續升溫,連總統蔡英文也將智慧機械納進科技政策之一,幾家臺灣傳統製造業早已開始積極卡位,如以工業電腦打響名號的新漢,近幾年便積極要轉型成工業4.0企業,不過為什麼需要工業4.0?企業又該怎麼做?新漢技術長吳羅龍認為,要邁向工業4.0可分3階段,第1階段是將工廠內部物件全面智慧化,打造虛實整合系統,第2階段則要建立一個可拉近客戶與工廠距離的平臺,讓流程更透明、即時,最終則要做到通用性製造,連設計環境都能即時、完全客製。

而要推動一項變革,「需求一定要夠強烈,不然說破嘴也不會被埋單,而且,如果低估了變革的難度,便會遭致失敗。」吳羅龍表示,自2008年金融海嘯後,市場的不確定感越來越高,現在工廠很少接到長期訂單,雖然整體採買量仍然多,但許多消費都到最後一刻才觸發。

他也表示,經歷前面兩次工業變革後,生產自動化已經做得很好,大量重複性作業都可由機器設備完成,不過,這些製造程序及生產機具都需要預先設定好,且現在已經無法仰賴長期可預測性的需求來做決定,一旦過程中出現需求變動也會非常麻煩。

因此,對業者來說,便迫切需要一套新的方法,來因應市場的波動性與不確定性,尤其新漢本身產品線具有少量多樣性,並有高度彈性與客製化需求,這也是驅動他們邁向工業4.0的關鍵。吳羅隆表示,工業4.0強調徹底智慧化,核心價值包括價值鏈透明化、最大客製化,以及開放精神和標準制定。

以工業電腦打響名號的新漢,進幾年積極轉型成工業4.0企業,不只和微軟、IBM聯手,讓自家設備整合雲端IoT平臺,也和機械手臂大廠上銀科技,和老牌民生紙業富堡工業結盟,要打造一整套的紙業機器人解決方案,實現國產工業4.0智慧生產系統的願景,和歐美在IoT智慧製造產業上較勁。

第1階段:工廠物件全面智慧化,靠CPS整合IT和OT技術

企業要邁向工業4.0,首先,從工廠內部開始,吳羅龍表示,關鍵是打造虛實整合系統(Cybr Physical System,CPS),讓所有工廠內的物件智慧化,也就是CPS化,他說,光是進入產線前的投料作業,料本身也需要智慧化,進入產線後,包括生產機具、每個流經的製程也要被智慧化,而且,不只是要做到連網、蒐集資料、回報狀態而已,還要能夠彼此溝通、自動化控管。

而將產品結合一個智慧標籤(或稱作產品記憶),便是其中一種CPS化的作法。在產品記憶中記載詳細產品資訊,包括製造產品所需原料、要經由哪些製程、以及這些程序流程等,當產品記憶進入產線後,便能透過CPS系統自動化控制,物件與物件直接溝通,即時依據產品記憶內的資訊來執行程序,不用預先規畫好產線機具和製程。

產品記憶可能結合產品本身,或是附加於生產盤上。吳羅龍認為,目前產品記憶還沒被完整定義,但之後會是工業4.0的標準之一,產品記憶可能包含一個資料結構,和一個具有資料處理能力的小CPU單元,或想像成一個帶有記憶體的MCU(微控制器)。

在技術層面,除了基本的網路技術之外,工廠內部可分為操作技術(Operational Technology,OT)和資訊系統(Information Technology,IT)兩大層面的技術,而工業4.0的核心關鍵,就是要靠CPS整合IT和OT技術。OT包括產品經過的製程,像鋼板怎麼折,點焊時間多久等,而生產過程中,除了OT之外的資訊都是IT,像是機器工作狀況、產量,需不需要維修等。

吳羅龍表示,IT、OT會分流進行,通常IT不干預OT,但可以提供過去自動化作業所看不到的資訊。像是以前,機器故障才處理,而現在要做的是預知維護,提早知道機器什麼時候會壞掉,這時候就要靠IT來管理工廠內生財機具的工作效能、妥善率等資訊,結合物聯網所做的資料蒐集與分析,來預測機器故障時間,及早做處置。

採用開源軟體做到生產設備的預知維護

做到機具設備的預知維護,是CPS的基本要素之一,也是吳羅龍接任新漢技術長後的首要任務之一。吳羅龍目前同時負責新漢的研發中心與品保團隊,他表示,技術是中長期、全方位的議題,但品質問題屬於救火性工作,不能等待,且多為事件驅動,如生產線遇到問題,或客戶使用產品時遇到異常狀況。

通常事件發生後,才往前回溯找原因,這樣的作法已經運行多年,但缺點是,回應時有很大的時間壓力,通常只能找到最快解,無法找出最適解。他認為這是一個必須改善的問題。而要找出最適解,需走到源頭端,注意變化趨勢,有結構性的進行因果分析,從過程中找出潛在異常點,而要做到這樣需要時間醞釀。

吳羅龍希望化被動為主動。但過去光是做資料整理就得花費不少時間,且資料深度不夠,報表可用性也不夠高,要修改更是困難。他以料件庫(Item Master)的資料整理為例,裡面有幾萬筆資料,有些舊資料的格式不對,要花很多時間決定怎麼處理、轉換及分析格式,之前都用Excel剪剪貼貼,逐筆來看,可說是土法煉鋼。

後來,他們決定採用一套開源的資料分析引擎KNIME,裡面包含各種資料集處理、統計圖表、趨勢分析、資料分類及資料分析工具,可統整各種原生資料,如一線維修人員寫進來的紀錄資料等,把這些變成有意義的分類資料。吳羅龍表示,目前先在研發中心與品質團隊中導入KNIME,簡化資料分析過程,並提升效率,創造誘因,有好的結果後,便能吸引其他單位來採用。

第2階段:建置IoS應用平臺,與客戶之間的可直接互動介面

然而,只改善工廠內部的生產體系是不夠的。吳羅龍表示,物件連網、CPS化,只解決了工廠製造端部分,讓工廠更具彈性,但未來要解決的是高度彈性和高變動性的需求,必須讓過程變得更透明,把顧客拉進來,建置一個共通平臺,整合IoT與Internet of Service(IoS),讓整個價值鏈活動資訊更透明化,並提供可在最後一分鐘改變需求(Last minute change)的服務。

以前通常是由業務拿到顧客的預測資訊,再讓工廠一具這些預測資訊來投單,未來,需要建置一個IoS平臺,打掉層層的互動環節,拉近客戶需求與工廠製造之間的距離,做到即時需求變動,客戶可以透過平臺直接跟工廠下需求訂單,若臨時有需求改變,便不用透過業務系統一路反饋回生產體系。

第3階段:走向通用性製造,連設計環節都能即時、高度客製化

再更進一步,吳羅龍認為,極致的工業4.0導入後,其中一個重要的概念是,製造會慢慢走向通用性,而非專用性。他表示,當工廠開始將3D印表機這類萬用型機器導入生產體系,以後生產產品時,可能連設計環節,都可以做到即時性、高度客製化,由客戶提供概念,再透過IoS平臺將概念描繪出來。

他也提到,很多人憂心高度自動化、智慧化之後,人怎麼辦?對於工業4.0恐造成的技術性失業問題,他認為,理想的未來,會進入一個共同創造的時代,客戶可以直接跟製造體系的人員共同創造產品。

因此,未來大部分的員工不是待在產線的作業員,而是負責把客戶需求轉會為產線可用的圖的人,也就是說,作業員會變成兩類的管理人員,一類管理機器設備,另一類則參與、協助實現客戶需要的產品,走向完全客製化,不再生產訂製、定型化的產品。

工業4.0挑戰:認知落差、技術面屏障、缺乏改變動機

不過,吳羅龍坦言,我們離工業4.0的巔峰境界還非常遙遠,目前市場未具備全面導入工業4.0的足夠條件,對勇於嘗試新技術的創新者而言,初期會遭遇的主要困難,首先是對物聯網與工業4.0的認知不足,有的企業只是追求時髦,有的則是對工業4.0過度期待,因此造成期望落差。

第二個是技術面瓶頸,企業不可能一次將所有設備換新,需要先讓既有的設備變聰明,把傳統設備系統CPS化,解除既有的資訊屏障,吳羅龍將這個過程稱為解除封印,讓系統走向開放,同時,還包括非技術性障礙,像是舊設備商的抗拒。

最後則是缺乏改變動機,有些企業可能認為目前的產能過剩,為麼還要改善?且導入的初期投入成本高、熟悉工業4.0的人才不足,也都是阻礙。吳羅龍認為,比較容易解決的反而是技術面,其次,認知問題可透過教育訓練來協助,而抗拒改變則需要時間。他認為,現階段比較可行的導入模式是,進行局部生產模式改造。

為了及早卡位工業4.0,成為新技術倡導者,吳羅龍認為,參與技術研發,並投入市場教育、推廣活動都是必要的。新漢目前鎖定的領域包括協作機器人、無線網路、運動控制等,並組成系統整合服務團隊,除了參與許多前期的概念性實驗計畫,開發技術之外,近年已經協助一些傳統產業及科技產業做生產線改良,將Robot(運動控制技術)及感測器導入製程,並為一些關鍵生產設備建立預知維護系統。一方面參與研發,累積經驗,一方面把開發出來的東西帶進企業進行實證,解決既有產線問題,證明工業4.0可帶來顯著改善。

對於影響工業4.0最重要的物聯網發展趨勢,他認為,由單一公司來一統江湖的時代已經過去,未來是一個企業間必須學習合作的時代,各自負責一部分,沒有任何一家企業能獨自承擔。他認為短期內的發展,會是各界紛紛找出使用者容易理解,且有價值的應用,他也說,硬體平臺會逐漸單純化、標準化,最後主戰場在資料處理與分析。

物聯網布建如果起不來,工業4.0也起不來,很多應用都無法成行。而物聯網的首要問題,就是整合各種感測器資料,目前的感測器無法直接在雲端環境傳輸資料,中間需要透過一個閘道器,但是感測器到閘道器之間這段尚未被標準化,光是採集資訊就非常複雜。

為了解決設備端整合問題,讓IoT更快普及,降低開發者進入門檻,新漢去年推出一套開放的免費開發工具IoT Studio,協助企業解決閘道器連接感測器以及雲端平臺之間的底層複雜的通訊協定問題,開發者不一定要買新漢的硬體,可從網站下載這套免費軟體,自行安裝在市面上的主流廠牌硬體,就能有現成的閘道器。

吳羅龍表示,過去新漢較注重特定產品或解決方案布局,但未來邁向工業4.0,他們將投入更多資源,探索新商業模式,並著重更多平臺化的布建,如去年推出一個獨立的物聯雲平臺AllIoTCloud.com,這是一個一站式資源彙整平臺,提供免費IoT應用軟體資源,目前已經提供4、5個免費開發套件,未來希望匯集更多資源,甚至是不同廠牌閘道器等。他表示,新漢想扮演的,是工業4.0的驅動者角色。

 

 CTO小檔案 

吳羅龍 新漢技術長

●      學經歷:畢業於中原大學資工系,後攻讀交大管科所碩士,曾於神達、華宇電腦等公司任職,負責伺服器、儲存及筆電等產品研發,2001年進入新漢,先後擔任過研發中心副總、事業部總經理,並於今年1月接任技術長,同時兼管研發與品保團隊

 

 公司檔案 

新漢

●      成立時間:1992年11月

●      業務介紹:工業智動化解決方案、網路通訊、車載電腦、智能監控

●      員工人數:全球約1,000人

●      網址:www.nexcom.com.tw

公司大事紀

●      2014年:完成100G高頻寬網路交換機開發;成立醫療資訊化事業部

●      2015年:新漢EtherCAT主控制器被EtherCAT協會認證,為大中華區唯一提供此解決方案之認證廠商;工業電腦事業部改組並更名為IoT智動化事業群,實現工業物聯網願景

●      2016年:醫療資訊化事業部改組,更名為物聯網事業部,積極進軍物聯網事業


Advertisement

更多 iThome相關內容