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智慧工廠的基礎
現今的製造業者必須隨時面臨不穩定的訂單、少量多樣的生產、生產良率的控制、以及備料庫存壓力等問題，生產流程管理不能只是自動化，更需要智慧化。涵蓋即時生產監控、電腦整合製造、自動化流程控制等重要應用，以協助製造業者清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少產線人工干預、更加合理的生產計畫編排與生產進度等價值的智慧工廠，已成為勢不可擋的製造業趨勢。
智慧源於數據，智慧工廠是以物聯網為基礎而開始的一場革命，因此，建構智慧工廠的基礎，就在於妥善地利用物聯網技術，及時且正確地蒐集生產線數據，佈建智慧工廠的神經脈絡。
圖1:PLC & CNC 控制器
現場數據採集技術
為即時且正確地掌握生產現場所有數據，通常會應用兩種方式來蒐集數據。第一，在每一道產線入口設置資料蒐集器，以人工掃描一維或二維條碼的方式紀錄各種生產訊息；第二，直接整合自動化生產設備，諸如生產機台( 包括PLC 控制器、 CNC 控制器)、感測器、I/O 等，以擷取機台運作參數及狀態，再回傳至後端資料庫伺服器存放。要決定採用哪一種現場數據採集技術，必須考量下列因素：設備支援程度、採集數據的應用( 目的)、以及客戶預算的多寡。
SECS/GEM
SECS 是SEMI( 國際半導體設備與材料產業協會，Semiconductor Equipment and Materials International) 為半導體機台製定的通訊標準。一般半導體設備大都來自不同供應商，不同廠商的設備機台若使用的通訊協定規格互異，將缺少統一的溝通標準促進機台間的溝通，而SECS 即是因應此需求而產生的半導體機台通訊協定。時至今日，為了收集更多機台資訊，讓製程監控、異常分析更臻完善，除了半導體廠外，面板、IC 封測、LED 封測、PCB… 等電子產業，亦因為半導體成功經驗而紛紛導入SECS 標準。
PLC & CNC 控制器
PLC 與CNC 的主要差異在於應用的產業。 PLC 絕大多數是應用在工廠自動化產線的「專用機」，通常都只會做一種固定的動作，藉由參數的調整，來完成不同的產品。 CNC 則是工具機佔大多數，包括車床、銑床、磨床等，通常客戶要做什麼都是自行編輯程式，把機台當成工具使用，因此稱為「工具機」。以設備連線的角度來看，即使是同一型號的PLC 控制器，每個點位代表的值不是固定的，會隨著設備廠商不同而改變。因此，如欲連線PLC 控制器，需要先了解欲採集或控制的數據為何，再取得相關數據的控制器點位參數，製作相關mapping table，以準備擷取欲採集的數據。而CNC 在相同的控制器型號下，每個點位代表的值是固定的，不會隨著設備廠商不同而改變。
目前PLC 大多具有可擴充通訊網路模組的功能，簡單的PLC 以BUS 纜線或RS-232 方式通訊連結，較高階的PLC 會採用USB 或乙太網路方式做通訊連結。它使PLC 與PLC 之間、PLC與個人電腦以及其他智慧型裝置之間能夠交換資訊，形成一個統一的整體，實現分散集中控制。
現在幾乎所有的PLC 新產品都有通訊網路功能，它和電腦一樣具有RS-232 介面，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的範圍內交換資訊。當然，PLC 之間的通訊網路是各廠家專用的，PLC 與電腦之間的通訊，一些生產廠家採用工業標準匯流排，並向標准通訊協定靠近，這將使不同機型的PLC 之間、PLC 與電腦之間可以方便地進行通訊與網路。目前國際中較常用的工業乙太網通訊協定，除了各自動化設備大廠自行製定的，如：德國西門子推出Profibus、日本三菱電機推出CC-Link、安川電機推出MECHATROLINK；另外還有一些國際通用的，如EtherNet/IP、Profinet、Modbus/TCP、EtherCAT…等。其中，EtherCAT 以其高速、簡單、易於實現等優勢，正在獲得越來越多的設備廠商的關注及使用。目前許多製造業廠商面臨到的一個困境在於，工廠仍有許多堪用，但卻未有PLC 控制器，或就算是有控制器，卻未有相應的通訊接口的機台設備；而工廠管理者的需求，也只是希望能夠進行設備狀態及重要參數的即時監看，及設備稼動率自動計算等簡單需求。在此狀況下，如果要大費周張地將設備控制器更換掉，甚至更換掉整台設備的話，龐大的預算壓力將迫使製造業者動彈不得。其實，此時仍有一些方法可以協助製造業者即時採集設備數據。
圖2:OCR 視覺辨識 ; 圖3: 類比信號轉換數位信號
OCR 視覺辨識
如同目前停車場經常使用的車牌自動辨識系統，藉由光學字元識別(Optical Character Recognition, OCR)技術，確定設備螢幕欲採集數據的位置後，利用快速檢測影像處理及判別法，即可將欲採集的設備數據直接透過即時監控系統呈現，或/ 並儲存於後端資料庫伺服器中。
Log 檔解析
一些PC-based 的設備，會將製程中各時間點的參數設定、狀態變化、異常履歷、生產數量…等數據，儲存在某些記錄檔案(Log 檔) 中。一般而言，這些Log檔案可以透過設備說明書，或是對該設備有相當程度了解的人，以取得Log 檔的位置。之後，透過撰寫軟體程式，即可將欲採集的設備數據直接透過即時監控系統呈現，或/ 並儲存於後端資料庫伺服器中。
類比數位轉換器(ADC)
數位類比轉換器(Analog-to-Digital Converter,ADC)，為一個將連續的類比訊號或者物理量( 通常為電壓) 轉換成數位訊號，以方便訊號的處理及儲存。
當嵌入式電子產品必須根據周遭環境的物理條件如溫度、壓力等產生適當反應，就必須由類比數位轉換器將感測器採集的類比訊號轉為數位訊號。
公司介紹
群錄系統股份有限公司，成立於2000 年7 月，致力於工廠資訊流自動化，在半導體、面板、IC 封測、LED 等產業資訊流自動化方面具有豐富的實踐經驗。有感於製造業工業4.0 的長期趨勢，在2012 年結合公司內部經驗豐富的設備軟硬體系統集成人材，並外聘經驗豐富工廠管理顧問，以新一代IT 技術與精實管理生產管理理論，打造出最現代化的工廠管理系統(FabLink)，協助傳統工廠建立「電子化精實係統」。群錄系統目前營運項目包括：SECS/GEM 解決方案、設備軟體設計服務、現場數據採集解決方案、設備即時監控系統(EMA)、製造執行系統(FabLink MES)。
圖4:EMA 設備監控管理系統 ; 圖5:FabLink MES 製造執行系統
聯絡人：曾寶勳 總經理
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