自動化工廠：製造業的新時代

製造業正經歷一場深層變革，這主要是由工業自動化的快速採用所推動。從傳統的裝配線到緊密互連的資料導向型工廠，自動化正徹底改變產品的製造方式。  

製造業加速採用自動化的背後有幾項因素，包括： 提高效率和生產力：自動化可以大幅降低人力成本、提高生產速度並將停機時間降至最低。提升品質和一致性：自動化系統可以提供一致的產品品質、減少瑕疵和重工。 增強靈活性：現代自動化技術能讓製造商快速適應不斷變化的市場需求和產品演變。資料導向的決策：自動化會產生大量資料，可加以分析達到流程最佳化、提高效率並識別潛在問題。 勞力短缺：在許多地區，熟練勞力的可用性有限，也因此讓自動化成為可行的解決方案。  

刻畫未來的新興技術

在DigiKey，一直密切關注各種技術已經或將會對製造業未來產生的影響。機器人技術、人工智慧、物聯網和擴增實境正在開創製造業的新時代。

機器人技術先進的機器人系統能執行比以往更要求精準度且複雜的任務。協作機器人、自主移動機器人 和自動導引車都將繼續受到採用。AMR可在具有有毒化學品和重型機械的狹窄空間中運作，以免人員在此空間中遭受危險。透過感測器、機器視覺和人工智慧，AMR能準確地在周遭環境中導航，可完全獨立，無需人工控制。AGV是在倉庫和配送設施中搬運物料的絕佳解決方案。可透過軟體程式設計和LiDAR等感測器的運用，依據預先程式設計的路徑進行移動。AGV的設計可處理棧板搬運或垃圾清除等任務。

協作機器人已經問世一段時間。這些機器人的設計，必須人員也在場才可運作。可處理瑣碎甚至危險的任務，讓人員騰出時間去處理更複雜的任務。協作機器人的設計具有一系列感測器，可用來偵測是否有人在場或具有障礙物。透過雷射掃描器，協作機器人可按照預定區域降速，以確保工作人員的安全。  

AI風靡全球，可用來達到生產流程最佳化、預測設備故障和加強品質管控。DigiKey也看到AI用於對PLC和機器人進行程式設計，以便生產調度的預測準確且更加順暢，還可提供其他優勢。

在過去幾年內，DigiKey看到數位雙生技術在廠區內越來越受歡迎。數位雙生能讓製造商在模擬環境中準確查看整個廠區。製造商就可趁機瞭解，程式設計對實際生產有何改變、如何縮短設計週期時間，還可對結果進行測試與改善。添加AI後，就可透過電腦視覺、機器學習和深度學習，對來自感測器、攝影機和其他來源的資料進行分析，進而增強數位雙生的準確性和真實度。

AI還可以運用生成式對抗網路和其他技術來產生實體物件與環境的逼真3D模型。AI能讓數位雙生進行模擬和各種場景，以發揮最佳化的效能、效率和永續性。AI還有助於數位雙生從經驗中學習、適應不斷變化的條件，並依據模擬的資料和結果提供洞察和建議。  

物聯網連網裝置和感測器可以即時監測生產流程，有利於達到預測性維護並增進整體效率。IoT的普及也推動市場上一些最具創新的感測器技術。IoT將繼續推動感測器技術和連線，最終成為更完善的最終產品。

雖然預測性維護已行之有年，但近年來，從工業製程的各個層面收集資料的需求急劇增加。產品製造過程中的每一個步驟都會經過分析。感測器會監測振動、溫度、噪音、濕度等，確保生產線以最高效率運作，藉此減少浪費和損失。

狀態監測系統會在軸承或馬達達到生命週期的終點時進行回報。只因為日曆上說要派技術人員到廠區對馬達進行例行定期維護的日子已經不復存在。因為現在已經可以監測同一個馬達的所有效能層面，因此可確切知道何時會故障，以及何時要提前訂購以便更換。也就是說，生產線停機或降低生產線產量的情況將有所減少，便可將工廠產能的損失降至最低。

擴增實境是最快速發展的沉浸式技術之一，能為員工提供即時資訊和指示，進而提高生產力並減少錯誤。2023年參加了一場展覽，親眼目睹一名電工使用AR診斷機櫃中的問題並進行維修。AR為電工提供逐步流程，以便其在很短的時間內讓機櫃恢復運作。虛擬實境等沉浸式技術也有其他應用方式，例如訓練員工瞭解工廠的運作和維護技能。這有助於縮短人力養成的時間，並可傳授高水準的技能、工廠知識，以及培養情境感知能力。 

運用新興技術：實際範例

在新一季的《Factory Tomorrow》系列影片中，DigiKey與Siemens和Banner Engineering等世界級製造商合作，一同探索構成當今廠區的產品和技術，帶領工廠邁向未來。

DigiKey在密西根州底特律的LIFT Technologies展覽中會見Siemens人員，親眼目睹了數位雙生技術應用於簡化製程的實例。透過即時模擬和分析，我們看到製程的數位化轉型如何讓製造商再創效率新高，進而提升產量，同時減少錯誤和浪費。

參觀Banner Engineering位於明尼蘇達州明尼阿波利斯的總部，進一步瞭解工業物聯網的進展及其在廠區通訊中發揮的作用。在Banner Engineering，可以看到機器對機器通訊的運作如何提高整體效率並延長機械資產的使用壽命，進而保護製造商的投資。Banner Engineering將持續利用隨插即用的設計打造開箱即用的解決方案，讓客戶比以往更輕鬆地採用方案。

工業自動化的興起

在探索科技如何塑造未來的自動化工廠時，很明顯地，製造業的景象正面臨天翻地覆的變化。在機器人技術、AI、IoT和AR進展的推動下，工業自動化有望重新定義產品的製造方式。雖然初期投資和工作變動等挑戰仍然存在，但其長期優勢仍是製造商為了在全球市場中維持競爭力時令人心動的選擇。

如同DigiKey與合作夥伴關係所證明，製造業的未來將透過技術與創新的融合彰顯。數位雙生和IIoT正對工廠廠區帶來轉變，能讓製造商達到流程最佳化、降低成本並提高產品品質。透過這些技術，企業就可以開創新的商機、提高利潤，並針對自動化工廠時代的永續成長做好準備。

在 DigiKey，瞭解提供合適的產品以達到自動化和創新的重要性。DigiKey產品已準備好運送到世界各地。客戶能輕鬆執行業務，這對整個 DigiKey 團隊來說相當重要。若要瞭解更多自動化的資訊、資源和產品，歡迎造訪DigiKey網站。

（本文由DigiKey自動化與控制部門資深行銷技術經理Eric Halvorson提供，DIGITIMES吳冠儀整理。）