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台达智慧工厂整合区块链及执行系统

台达智慧工厂

台达智慧工厂整合区块链及执行系统(台达智慧工厂

智慧化浪潮席卷全球制造业,无论是德国、美国、日本或是台湾的智慧机械政策,都强调透过信息技术与操作技术技术的整合,让制造现场的讯息可视化,并为不同系统所应用,进而延伸数据的价值。

从智慧制造的建置步骤来看,系统中各类设备的机台联网会是第一步,机联网作用是将制造设备的运作状态传送至上层制造执行系统管理平台,让管理者可实时掌握制造现场信息,之后再汇聚成大数据,进行储存、运算与分析,不过台达指出制造系统中设备的数量庞大,所回传的数据量极多,未经整合就直接上传至执行管理平台系统将造成平台的工作负担,反而让整体的系统效率不彰。

机联网直接上执行管理系统效能不增反减

现在传统制造系统的运作模式,是在制造设备在运作的同时产生实时信息,这些制造信息会经由通讯网路传送到上层的执行管理平台。在自动化时代平台的作用是监控生产线中每一环节的运作状态与效能,让现场管理人员可实时掌握调整,使产线开出预期产能。智慧化之后制造业者希望平台仍继续自动化时代的工作的同时,再兼具可视化管理与信息传递功能,让底层设备的数据可无缝流动,递转到上层云端平台,不过以目前的架构来看,要达到此一智慧化愿景,难度相当高。

首先制造设备所需传回的数据量非常庞大,未经处理就直接丢给管理平台,会造成平台的工作负荷过载,反而拉低整体系统的效益;其次是设备会因不同供应商而有不同的通讯协定,光是为各说各话的制造设备翻译成管理系统可以听懂的统一语言,就会让架构非常复杂。而就算完成所有设定,现有的架构也难有弹性,僵化的系统将难以面对现在少量多样的实时换线生产、未来可能的产线扩张挑战。

有效管控制造设备,管理兼具弹性与智慧化

不过上述痛点其实都早有解决之道,台达指出,面板制造早已采用区块链解决相关问题。区块链不但具智慧化,而且技术成熟度高,对效能、良率有高度要求的面板产业已使用多年,透过专业系统厂商将之调整,即可应用于多数制造业让智慧化快速落地。

在制造系统中区块控制系统位于机联网与制造执行系统中间,纵向串联工厂设备及上层制造执行系统间的资料流,对下负责设计产线设备的运作流程,对上则以单一通讯协定与制造执行系统介接,让制造执行系统可将运算资源专注于整体产线管理。台达指出区块控制系统在面板产线应用多年,因应面板制造需求,设计出对应的智慧化功能。由于近年来面板所用的玻璃基板尺寸渐大,厚度也越来越薄,因此产在线的在制品运送必须尽可能平稳流畅,对质量有要求的制造业来说,将可提升产线效能与产品质量。

此外区块链也具备智慧制造概念要求的弹性化与边缘运算特色,由于面板的应用多,会有不同的裁切尺寸,因此产线中不停机混线生产已是常态,区块链本身也具备可扩充性,产线可随管理需求缩减扩张。另外边缘运算已成为智慧制造系统的重要设计,区块链在汇集底层设备数据后,可先一步筛选数据并加以运算,再将运算过的信息提供给上层的制造执行系统分析,另一方面区块链可立即根据制造执行系统指令处理命令、提高应变效率,与制造执行系统之间达到专责分工,减少制造执行系统的负担、提高整体系统效率。

经验决定导入成败, 台达领先市场一大步

不过即便区块链的功能强大可协助制造业加速落实智慧化,系统要导入仍非易事。台达指出自动化制造系统的体系繁杂,设备与制程的互动环环相扣,新功能或新设备的加入往往是牵一发动全身,因此需要非常有经验的系统供应商协助,才能同时解决系统快速上线与功能贴合需求等两大挑战。

以台达为例,其协助国内外面板厂建置超过一百座全厂导入区块链的厂房,产线数量超过 五千条,无论是数量或经验都已是台湾第一,加上本身在自动化领域早已具备完整布局,让台达深具优势,从企业需求搜集、规格设计、系统上线到后续的维修都可提供完整服务。

以最近的液晶显示屏厂客户为例,液晶显示屏是典型的技术密集产业,其制程技术先进且复杂,再加上玻璃基板尺寸越来越大、越来越薄,一有失误就容易破裂导致损失。台湾大型液晶显示屏制造业者选择台达做为合作伙伴,由台达协助设计自动化产线,并导入台达整线设备管控系统,让制程管理更聪明、更有效率。在此系统中台达除了让产线设备互联,以实时监控生产活动并撷取数据外,也在系统中运用了边缘运算新概念。

过去液晶显示屏产业的联网系统架构,机台与上层系统需要来回沟通,导致制造执行系统负荷过重,整体系统效能不彰。具备边缘运算功能则让客户的产线系统在第一时间就整合并过滤终端设备搜集的信息,之后再依据需求处理或传输信息。

这种做法对客户产线有两大好处,首先是需要实时处理的信息,可以直接在终端系统反应,不必再来回传输,其次是制造执行系统所接收的数据已经前端预处理过,制造执行系统再处理速度就可以加快,效率也可以有效提升。

此外台达也针对薄膜晶体管液晶显示屏产业需求,设计出自动化产线区块控制,依据设备特性分类,让同类型制程可以群集,再利用产线传输的控制逻辑,做到同时间控制不同产品,而且可在同一条产在线的不同区块分别生产,打破传统产线同一时间只能加工单一种产品的作法,这做法可以让产线稼动率最大化,以有限的硬设备创造出更大的利润。

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