智慧工廠自動化 (iFA)

Intelligent Factory Automation
本中心整合基於物聯網技術之旗艦型智慧機上盒(Cyber Physical Agent (CPA)、先進製造物聯雲(AMCoT)架構(榮獲2017 IEEE CASE最佳應用論文獎)與製造服務自動建置機制(MSACS) (入選2018 IEEE ICRA最佳自動化論文獎)等技術，在雲端部署各式智慧製造服務，藉此研發一個智慧工廠自動化(iFA)系統平台，並導入我國各式製造業的各種機台與生產線；且在iFA系統平台上佈署如全自動虛擬量測(AVM)(三度榮獲國家發明創作獎)、智慧型預測保養(IPM)、和智慧型良率管理(IYM)等智慧化服務，就能做到超越工業4.0，亦即使所有產品接近零缺陷之境界，此境界就是我們所定義的「工業4.1」。
智慧工廠自動化iFA智慧製造系統提供兩種方案讓客戶選擇，分別是「隨機買斷版」以及「雲端服務訂閱版」，可針對不同客戶之需求，提供不同版本的iFA系統，接下來將分別說明兩種版本之內容。
圖一、隨機買斷版
 


針對資本較為雄厚的企業或對雲端需求不高的客戶，本中心將可提供隨機買斷版之系統，其架構如圖一所示，在機台邊我們運用物聯網(IoT)技術發展一適用於機械產業之虛實整合代理人(Cyber-Physical Agent, CPA)即旗艦型智慧機上盒軟體框架，且將其佈署在邊緣運算(Edge Computing)硬體中，使其成為可線上且即時收集資料之智慧型物聯網裝置，藉其連結、感知、與即時監控周遭實體世界的狀態。除此之外，CPA更具備可抽換應用程式模組(Pluggable Application Module, PAM)，可讓使用者隨需安裝所需之智慧應用，如特徵萃取、預測保養等功能。CPA模組已擁有中華民國、美國與日本等三國專利。接著，在廠內建置一個伺服器環境，為其佈署可線上即時全檢致能確保產品接近零缺陷之關鍵技術－全自動虛擬量測(AVM)；以及採用可提升加工機台可用性和降低維修成本之技術產品－智慧型預測保養(IPM)；可快速找到影響良率根本原因之技術-智慧型良率管理(IYM)；可即時監控刀具狀態、提供妥適更換刀具時間點之技術－刀具磨耗壽命管理(TLM)；機台管理系統與能掌握工廠稼動率、並監控設備總體效率(OEE)之－機台管理系統(EMS)等智慧製造功能。
 
圖二、雲端服務訂閱版
 
有鑑於台灣的製造業多為中小型企業型態，其資本較無法與大財團企業抗衡；因此，為讓中小型企業亦能經濟實惠地採用此智慧工廠自動化iFA的各式服務，iFA平台將提供隨需服務訂閱(On demand Service Subscription)的解決方案。也就是說，中小型企業僅須自行建置網路環境，就可以省去自行建置雲端機房所需的高額成本，只需付出相對低廉的成本(月租費)，即可租用本利用中華電信雲端資料中心所建立的各式智慧製造服務，並隨需使用最新且符合自身需求的智慧製造服務與功能，此將是一個對設備製造商及其客戶雙贏的商業模式。
但因客戶製程性質與設備各行業要求條件不一，所以像感測器硬體數量、設備改造規模皆須實地現場評估後才能確定，故硬體部分在目前狀態是由客戶自行購買方式進行，並不包含在月租費當中，也可避免昂貴元件所衍生之各項風險。
雲端服務訂閱版智慧工廠自動化系統架構如圖二所示，首先，在工廠端，我們一樣是會在機台邊部署CPA，並透過其收集、並監控機台設備之狀態。再藉由PAM模組讓使用隨需安裝所需之智慧應用。接著，在雲端方面我們可以應用各式公、私有雲端資料中心，建置一先進製造物聯雲(Advanced Manufacturing Cloud of Things, AMCoT)服務平台，並利用相關資安防護技術與硬體防火牆，偵測異常活動並防範外部駭客攻擊，確保並防護整個系統安全性，避免發生資料洩密疑慮。
最後，即可在雲端服務平台上佈建AVM、IPM、IYM等智慧製造功能，並利用雲端服務技術，將此功能雲端服務化，如此，除了可讓遍及在全世界的客戶，透過網路隨需(On Demand)訂閱智慧製造服務，為企業帶來全新的商業模式以外，亦能提供機台與生產線各項智慧能力、提升產品的良率與品質，及減少機台未預期的失效與保養成本，進而大幅增加工廠的生產力與產品品質，達成所有生產產品接近零缺陷之所謂工業4.1的境界，增加合作廠商和台灣製造產業之競爭力與獲益。

智慧工廠自動化iFA平台之詳細解說，如下影片所示：
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