從集中到分散 工廠製造元件更智慧

在工業4.0裡的工廠運作，機器、裝置、工件及其他元件，將能即時交換資料及資訊。DIGITIMES攝

工業自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀錶、電腦和其它資訊技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高品質、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術，主要包括工業自動化軟體、硬體和系統三大部分。

隨著工業4.0時代的到來，許多已經沿用多年，佔有主導地位的工業自動化技術，勢必會面臨改朝換代的壓力，以前認為只是高階的工業自動化技術，也會隨著新時代的到來，快速的走入實際應用，成為新時代的寵兒。

未來，工業4.0將首先從兩個方向展開，一是「智慧工廠」，重點研究智慧化生產系統及過程，以及網路化分散式生產設施的實現；二是「智慧生產」，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。

未來的工業生產、管理及經營過程，勢必要通過資訊基礎建設，在整合平台上，實現資訊採集、傳輸、處理及綜合應用等，以提高傳統產業生產過程自動化、控制智慧化和管理資訊化水準。

製造元件能互相交換資訊

在工業4.0裡所描述的工廠運作，最大的特色，就是機器、裝置、工件及其他元件，將能即時交換資料及資訊。這代表了從呆板的集中式工廠控制系統，勢必要轉變到分散式智慧工廠控制系統。

飛斯妥(Festo)集團研究與規劃戰略總監Peter Post博士指出，目前仍由中央主控電腦執行的任務，將會分散由各種組件來替代執行，不同的工件將決定生產裝置需提供何種功能。但這些元件將智慧地彼此聯網，可以自行配置，且過程簡單，並且獨立滿足生產訂單的各種需求。

當生產系統中的元件彼此能夠聯網時，連續的信號交換、不同的感測器信號評估、複雜事件的檢測、獨立的本地決策和控制，都可能成為生產過程中間的變數。

以飛斯妥發明的閥島裝置(通過連接電磁閥，建立一個帶有公用壓縮氣源和控制功能的氣路板，因為能夠高效地整合氣動閥和電力介面，減少了閥單元所需的氣管，從而使裝配更方便)為例，閥島的電力終端不僅只連接現場和主控制層，它本身更已具備診斷設施，同時提供狀態監控功能。它的各種模組，使其能夠將氣缸控制與電缸控制整合在一起，透過模組化閥島MPA和VTSA來控制氣缸，同時還透過運動控制器來控制電缸，並已整合了安全功能。

如此一來，管理人員將可隨時訪問診斷資訊，快速定位故障並更換模組。這些功能整合的例子包括：網路服務器的IT服務、用於分散式本地控制的前端控制器、終端控制器、用於檢測閥島內部壓力或外部信號的比例閥或壓力感測器。

電力驅動技術在工業4.0時代，也將有所表現。如飛斯妥的定位系統，核心是電缸EPCO，因為透過軟體工具大大簡化了網路配置和網路診斷，使其和氣缸一樣易於使用，是工廠自動化易用、經濟的產品典範。

物聯網與工業雲

專家們預測，工業4.0時代將終結如今無數不同現場作業的混亂局面。未來將只會有一個全球標準化的協議——基於具有即時能力的無線或有線區域網路的一種網際網路協議。

這種趨於簡單的趨勢，基於和新的自我調整和智慧安裝平臺相同的理念。直到現在，當產品發生改變時，生產裝置還是需要部分修改。然而，新的高度自適裝置可以自動適應未來的產品修改。在未來的工廠裡，我們不需要再為機器設定時間而費力討論。

當紅的雲端運算技術及服務，在這波工廠運作的進化過程中，也不會缺席。以提供智慧工廠應用為訴求的工業雲，將會扮演重要角色。工業軟體雲是工業軟體服務與雲計算服務相結合的創新模式。作為工業雲的重要應用之一，工業軟體雲服務平臺側重工業軟體資源的共用和應用，是軟體服務與雲計算服務相結合的一種模式創新。

如中國大陸第一個工業軟體雲服務平臺－CAXA推出的工業雲服務，就是通過整合雲計算、物聯網、移動互聯網以及創新設計與協同製造等技術，專門面向中小製造業企業和個人使用者提供產品創新的公共服務平臺。

中國大陸過去的經濟成長，有賴於其成功的扮演「世界工廠」的角色，如今面對製造業轉型，以及中小企業在工業化及資訊化深度融合的困境，利用工業雲將資訊化應用，從大中型企業逐漸擴展到中小企業，解決越來越多的中小企業對資訊化的需求，將會更加明確和迫切。