軟硬兼施 製造系統無縫升級智慧化

自動化要升級為智慧化，整合是必要條件，透過整合，設備間的資訊才能無縫流動。DIGITIMES攝

從自動化升級到智慧化，製造業者將因此進一步降低營運成本、提升系統效益，就目前產業態勢來看，製造業者都已有程度不一的自動化建置，要向智慧化之路邁出的第一步就是整合，透過整合，設備間的資訊才能無縫流動。

自動化系統的整合包括硬體與軟體，硬體整合主要是串連散置各處的設備，軟體整合則有兩部分，一是自動化系統本身，二是與像ERP之類的企業e化系統整合。

在硬體整合方面，現在的自動化設備大致包括通訊設備、HMI、控制器、I？O模組等，這些設備目前都分別有眾多廠商提供，以往導入的作法，大多是自行購單一設備，日後再視發展狀況，逐一購進其他需求設備，這種且戰且走的方式，對資金不多的中小企業相當適合，不過由於自動化設備的各大廠商，其產品相容性並不高，尤其是PLC，其程式語法各不相同，因此導入企業往往受限於此，被迫必須採購同一品牌的產品，整體系統等於被單一廠商綁定。

模組化架構 相容與彈性兼具

不過此一狀況近來已有解決方案，透過自動化產品的模組化設計，企業就可以本身需求，逐步建入自己的系統。所謂的模組化架構，是將各式自動化設備的通訊介面，設計為高相容性，各家廠牌的設備都可介接，企業就像組積木一般，把一塊一塊的功能設備接上去，逐步形成整體系統。

舉例來說，若該企業現有的自動化設備只有HMI、控制器、I？O模組，而其目標是建立設備資料庫，就可導入資料處理模組，透過HMI擷取、建立資料庫，若企業希望將所有設備互連以利於管理，就再加入通訊設備，也就是說，其作法是從企業現有的單點設備做延伸，至於延伸到哪個程度，就看企業本身需求，企業可將各類自動化設備視為單一功能模組，模組之間可輕易連結，企業想要哪些功能，只要把這些功能往上加就可以。

這種方式有幾個好處，首先是保障導入企業的過去投資，以往購買的自動化設備，不但可以融入新設備，還可因此提升附加價值；第二是客戶可依本身狀況，彈性選擇目前所需的功能，不會因資金有限或業務尚未到達目標，就必須投注大筆資金建構目前仍用不到的功能；第三則是整合現有系統，過去原有的過去的自動化設備在整合方面較為欠缺，功能雖強，但彼此無法互連，這時可導入通訊模組，串連所有設備，將之緊密整合為更強大的系統。

自動化系統的整合服務，過去都由系統整合商負責，系統整合商顧名思義是溝買各廠商設備再將之整合，作法雖然彈性，不過系統間的設備要共容、互連，其程式撰寫不易，因此整合需要一段時間，模組化架構的作法解決了此一問題，在彈性與相容性兩端目前都可達企業需求。

模組化架構目前在業界已有多起成功案例，如某家代工國外重型機車引擎的台灣廠商，原本的生產流水線已有自動化設備，但各點都單獨運作，上層管理者無法掌握各點的運作資訊，北爾電子就在各點設備中建入通訊模組，將各節點的運作數據統一上傳至後端主控電腦，讓主控電腦可以分配各點工作，並擷取其作業資訊，讓系統達到「集中控制、分散操作」的目標。

SCADA與MES的競合關係

在軟體方面，自動化系統的軟體主要是SCADA(資料蒐集與監控系統)，SCADA在工廠自動化系統中，位處PLC與MES之間，由於自動化系統的整合需求越來越高，因此SCADA也出現往上與MES整合的趨勢，多數廠商都認為SCADA的「MES」化，將會是未來不可避免的趨勢。

企業在生產組織與管理的e化系統主要有3種方式，包括MRPII？ERP、SCADA？HMI以及MES。MRPII？ERP是以物料需求計畫或資源計畫方式來作生產管理，SCADA？HMI為監控生產管理，MES則是連結自動化設備，並且整合各採擷點的資訊，來進行數據分析管理，其中SCADA因為專業程度較高，加上MES也有資料擷取功能，多數企業過去未將此列入e化規劃中，而是考慮ERP與MES兩種架構。

不過比較SCADA與MES兩者系統，SCADA在資料擷取與監控的強大效能，終究非MES所能全面取代，而就功能取向來看，MES最主要的作用仍在於管理，在自動化平台的資料流中，SCADA是屬於資料提供者，而MES是接受者，SCADA將從PLC所擷取到的資料，往上送給MES，MES再與其他資訊一起匯整，分析出資料意義，提供給管理者。

不管是SCADA或MES，對企業來說都只是自動化架構的一部分，因此無從比較誰比誰重要，都是透過自動化化系統優化作業流程、合理配置與即時調度資源，達到降低製造成本、提升設備稼動率。

但這並不是說建置了SCADA或MES，所有問題就會解決，系統架構完成後，企業就必須從SCADA系統運作所產生的數據，來填補過去資訊不足所產生的疏漏提升效率。導入企業對SCADA常會有一種錯誤的觀念，以為系統一架構起來，就能解決所有問題，其實SCADA多數只是產出相關數據，企業要做的是如何利用這些數據改進以往疏失，進而建構未來願景。

此外，SCADA不會只是企業內唯一運作的軟體，即使SCADA是最初導入的架構，未來企業也會陸續有其他系統，此時系統間的相互連接問題就會浮上檯面，現在全球的SCADA介面雖都為Windows based，但為各廠商廣泛接受的標準介面尚未產生，尤其是SCADA不但必須面對MES連結，另一端還要與PLC連結，而PLC的網路介面又比其他e化軟體更為封閉而紛雜，在面對不同的軟硬體供應商時，介面的選擇便相當重要。

企業比較保險的做法是選擇提供開放軟體介面的模組化SCADA供應商，在SCADA將MES軟體介面與PLC標準軟硬體介面採購項目包含進去，對介面的業務實現流程與技術實現過程做出詳細的模擬與設計論證，讓SCADA能夠溝通製造企業的底層控制系統與計畫管理系統。

以資源最佳化為目的

如果還是顧慮未來異系統之間的介面標準不一問題，企業還有另一個選擇，亦即同時導入SCADA與MES，但為規避風險，可以分段實施，第一階段先從MES部分關聯度緊密的核心模組，同時配合MES的需求，實施SCADA的部分功能模組，接下來在逐步架構、連結兩者功能模組。

SCADA與MES內容不同、所能解決的問題也不同，SCADA主要是以設備為主，透過資料擷取與監控，來產生各種設備資料，提供給MES，MES是重視現正發生的現場生產情況，能夠即時解決現在的生產資源瓶頸問題，就目標的區隔來看，SCADA著重的是設備，MES則是製程。

MES與SCADA的架構內容與所能解決的問題都不同，沒有必然的導入順序，企業在選擇時必須從當前所面臨的問題思考。例如中小型代工製造業者，不但必須滿足客戶的稽核需要、在有限的訂單金額下，為了提高利潤，還必須從內部降低製造成本，並提高生產效率與品質，因此企業可以選擇先選擇SCADA，利用SCADA系統所產生的數據，提升設備利用率，精細管理生產現場的人、機、料，優化生產流程。

如果企業的規模龐大，在銷售、財務等生產以外的資源配置吃重，營業版圖不僅限於一地擴及數個國家，這時企業的建置重點就在於協調不同層面的企業資源，藉此提高運作效率，此時就可藉由MES甚或ERP，來讓企業的資源可以進行協調調度，如此便可利用自動化系統，達到資源最佳化的目的。