有效優化生產力 Moxa力助工廠建構聯網骨幹
無庸置疑,欲實現工業4.0與工業物聯網,最重要第一步,即是讓設備聯網;根據Intel報告,全世界迄今仍有高達85%的工業設備尚不具連網能力,這也意謂工業物聯網未來龐大的契機。「假使生產設備的聯網比例增加1%,則全球企業的生產力,將因而提高3,230億美元,可謂影響深遠。」四零四科技(Moxa)市場開發經理呂百舟表示,顯見唯有設備聯網,才可望活化智慧裝置、智慧系統,進而形成智慧決策,使工廠真正走向智慧化。
呂百舟指出,歸納企業實踐智慧工廠的主要動機大致有二,一是「節能」,國外專業機構概估,綜觀當前多數工廠的能源使用狀況,其實尚有15%~20%節約空間,想像空間著實不小;另一動機是「優化生產力」,如同前面描述,只要拉高設備聯網比例,即可帶動生產力大幅增值。
邁向工業物聯網 三大挑戰待克服
但不管是落實設備聯網,乃至進入工業物聯網應用,企業將無可避免面臨諸多挑戰。首先挑戰來自資料整合,多數現場設備來自不同廠牌,各自採用不同通訊協定,如何有效整合這些異質設備與協定,堪稱一大難題;其次挑戰是資料傳輸,許多用戶擔心透過無線網路傳輸,不僅易受干擾,也有封包掉落疑慮,很難不間斷將現場資訊上傳SCADA系統;第三大挑戰是資料管理,舉凡如何有效彙集資料,為下一步大數據分析做準備,或如何簡化工廠自動化網路與IT工具的維運管理,都有相當困難性。
Moxa根據用戶端的三大痛點,分別提出對應解決方案。針對資料整合,其提供各種閘道器(Gateway)產品,滿足工業現場多元化協定轉換需求,包括PROFINET、PROFIBUS、EtherNet/IP、DeviceNet等多種通訊協定,都在支援範疇之內,此外提供RS232/485轉無線或乙太網路的的串口設備,及遠端I/O伺服器(Remote I/O Servers)。
對於資料傳輸,Moxa提供逾600款型號的工業乙太網路交換器,內含Turbo Ring與Turbo Chain等富含實用性的獨特備援技術,有助消弭掉包疑慮;另考量許多工廠環境不易佈線,若要滿足機台設備聯網需求,必須藉助無線網路,因此提供無線基地台產品,搭配專屬Turbo Roaming技術,幫助企業打造無縫的漫遊聯網服務;並提供工業級安全路由器,透過遠端監控機制,營造乙太網路安全應用環境。
至於資料管理,Moxa提供MXstudio全功能網管套件,內含MXconfig工業網路配置工具、MXview工業網路管理軟體,及N-Snap工業網路快照工具,其中MXconfig有助於在初期部署階段有效簡化設置作業,MXview則以直觀的圖示化介面即時顯示網路狀態資訊,N-Snap可協助用戶快速蒐集與比對網路資料,加速問題診斷與處理;另提供MX-AOPC UA軟體套件,使用戶順利啟動高效率且無縫的SCADA設備資料管理系統,無論何時何地,都能輕鬆進行系統監控。
統整異質協定 加速促進工廠節能
呂百舟接著說,針對多數企業推動智慧工廠的首要動機「節能」,現今主流趨勢即是變頻器(VFD),只因為多達60%能耗源自於馬達,若能讓馬達運轉更具效率,便可望對於節能產生莫大助益,而VFD正是提升馬達運轉效率的關鍵利器。
因此多數企業期盼利用PLC結合VFD來控制馬達,隨時調整箇中風扇轉速,然而不少既有現場設備都走Modbus協定,不同廠牌PLC各自慣用不同協定,好比彼此操持不同語言,必須透過閘道器居間轉譯,將異質協定轉換為一致語言,才能如願進行馬達控制;為此Moxa透過MGate 5105-MB-EIP等閘道器產品,實現Modbus轉乙太網路。
針對另一項攸關企業發展智慧工廠的動機「優化生產力」,若以CNC/DNC為例,相關主流趨勢有二,一是每年CNC設備銷售量多達60萬台,另一則有85%的CNC設備,都會搭配DNC(Distributed Numerical Control)系統的輔助,以改善數控機台的總體利用率(OEE)。
不可諱言,許多生產環境都充斥使用年限已久的CNC設備,它們都走RS232序列協定,且現場環境多有佈線困難性,此時即可透過Moxa的無線串口伺服器、工業級無線基地台,讓CNC設備能與處於乙太網路環境的DNC系統互動溝通。
一旦建立CNC與DNC之間的連線通道,後續所能展現的效益頗為可觀,只因為業主無需購置大量機台、佔用大量空間,即可讓陳舊的CNC設備搖身變為現代化裝置,進而透過DNC系統監控,有效提升稼動率與產能,使前置時間(Lead Time)大幅縮短,終至帶來莫大商業利益。
更進一步,有了上述無線串口伺服器、工業級無線基地台居間穿針引線,亦可協助催生與CNC設備監控主題相關之雲端智慧服務,例如目前已與Moxa合作的Scytec顧問公司,即可幫助一些缺乏IT維運能力的企業,透過外部力量來彌補無力自建In-house DNC系統之缺憾,能經由雲端監控系統界面,隨時掌握機台生產或工廠營運狀態,甚至藉由大數據分析發揮預測功效,及早進行機台檢修或換置。
總而言之,企業欲打造智慧工廠,絕非一蹴可幾,必須扎穩資料整合、傳輸及管理等關鍵基本功,才能循序實現上層應用藍圖;而Moxa提供的豐富產品線,可望各司其職,協助企業逐一解決資料整合、傳輸及管理等三方面種種難題,以期加速推展工業物聯網應用。
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