用軟體思維打造智慧工廠 彈性與整合度更佳
- 林稼弘
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工業4.0帶起的「智慧自動化」是製造業近年來最重要議題。在過去幾年系統供應商與媒體的市場教育下，2017年已經開始有台灣製造業者導入相關系統，不過台灣製造業向來以硬體產品生產為主，過去自動化設備的設計又多從硬體著手，因此即便進入智慧化時代，製造業仍不免採用同樣的思維；然而智慧製造的核心是軟硬整合，近年來軟體製造技術也不斷精進，因此美商英特蒙台灣分公司亞太區業務與行銷副總裁洪育浩建議，有意導入智慧化製造系統的台灣廠商，可採用軟體解決方案，無論效率或成本，都將會有更佳體驗。
洪育浩表示，「穩定性」與「高即時性」一直是自動化控制系統的兩大基本設計重點。早期的PC架構由於這兩方面都有所不足，因此過去業者多採用傳統自動化技術。隨著工業電腦性能越來越好，再加上PC本身原有的相容性和易開發特色，近10年來，PC已成為製造系統不可或缺的技術，因此在智慧製造系統中，PC的角色可有更大的應用空間，尤其在軟體部分。
洪育浩以運動控制為例，過去的運動控制都以板卡為主，按照軸數購買對應的運動控制卡，若有擴充需求，就繼續添購更多數量的板卡，在過去的控制系統中，這的確是讓系統最快上線的方式。不過隨著系統規模的擴大，缺點會逐漸浮現。首先是持續加入的運動控制卡不但會讓系統架構越來越龐大，成本也隨之增加；再則現在的控制系統中，不同功能的設備與系統整合需求越來越高，硬體設備之間的整合不僅有一定難度，系統結構也會更趨複雜。
針對相關問題，洪育浩認為軟體是最佳解決方案。現在控制系統中PLC、運動控制、機器視覺等設備功能，都已可在PC中以軟體系統運作。以英特蒙的KINGSTAR平台為例，由於軟體內建了RTOS(即時作業系統)，因此其效能將優於硬體板卡。再則在同一平台上，整合也相對容易，英特蒙最近就曾接到台灣某工具機廠商的案子，該客戶的訂單需要整合2部CNC機台與機器手臂。由於過去工具機這類設計相當少見，廠商沒有前例可循。若要像以往從硬體著手，架構會相當複雜，對此英特蒙只用1台工業電腦加上該公司的KINGSTAR軟體自動化平台，就可整合控制器與機器手臂。他指出，未來控制系統要整合，不該是添購更多硬體，而是先從軟體面思考。
對於現在製造業者的系統設計思維，洪育浩認為多數廠商仍未體會到軟體的重要性，還是習慣從硬體解決問題。雖然現在自動化大廠所推出的相關設備已可滿足製造業大部分需求，不過一來成本偏高，二來自動化大廠的軟硬體產品都是整套搭配建置，對使用的製造業來說，未來若有擴充需求，就會受限於同一家供應商，因此他建議製造業者在建置系統時，最好將「開放性」列入重要考量點，例如EtherCAT、GigE、PLCopen、OPC UA等就屬於開放性工業標準。
以EtherCAT為例，就是目前全球自動控制領域中，廠商支援產品數量最多的標準。由於英特蒙的KINGSTAR軟體平台支援EtherCAT，因此只要有符合EtherCAT標準所設計的硬體產品，無論是驅動器、I/O模組...等，使用者都可自由選用，而且只要採用KINGSTAR有測試過可用的市場品牌產品，在導入時KINGSTAR會自動掃描連線找出此一品牌與型號的EtherCAT的參數，讓系統上線更容易且快速。
對於軟體控制平台的未來發展，洪育浩相當具有信心。他指出，軟體控制平台發展已有一段時間，未能在市場普及有兩個原因，包括驅動器成本和較高市場製造設備軸數不多；就驅動器部分，近年來市場價格已經大幅調降，未來將更有競爭力；至於軸數方面，洪育浩舉了工具機作為例子，過去工具機的軸數不多，只需要1張運動控制卡即可滿足需求，不過隨著市場的變動，現在工具機的功能需求提升，若要加上機器手臂的高階整合需求，多軸數就需要使用到2張甚至更多的運動控制卡，當然也就直接增加了成本。但對KINGSTAR這類的軟體自動化平台來說，只要在設定上調整即可，不需支付額外成本，再加上系統中已有PLC、機器視覺等自動化系統功能，這時軟體平台的優勢就會被凸顯出來。
雖然一再強調軟體的重要性，不過洪育浩表示，這並非完全貶低硬體設備的優勢，而是系統建置時的功能考量，必須從客觀、中立的角度看。對製造業者來說，軟體與硬體都只是手上的工具之一，系統建構者必須充分了解工具的功能。過去軟體的功能被低估，未來自動化業者可進一步強化這部分的了解與認知，打造出最佳化系統。
