■台中精機 / 蔡永智 PIM 電控工程師 & 韓志強 協理
前言
應型創科技唐副總之邀請，簡單以下文說明台中精機智慧連線系統之發展。射出成型機屬於大量高效率重複生產塑膠另件的一種製造方法，也因應於此，射出成型業者切入單機或局部自動化的時機也相當早。然而塑膠成型機業者整體的自動化、資訊化乃至於智慧化的腳步相對於工具機走的腳步卻不見得比較快，但隨著智慧化工廠的發展潮流這股產業革命推動的力道正逐漸加速中。
早期塑膠機聯網系統(WPIS)
台中精機切入射出成型機生產製造的時間相對於諸多同業前輩的時機不算早，但在協力廠商的協助及客戶需求下，台中精機早在1993 年左右即與盟立自動化合作推出第一套電腦連線系統(WPIS)，當時以RS232通訊連結可取得成型工廠端機臺的生產資訊、成型參數管理，甚至部分遠端的操作控制。
這套系統於當時客戶端的需求尚不迫切，且資訊端的連結整合是最主要的問題點。在電腦以單機為主的年代，將成型參數以紙本方式存放和透過電子檔形式歸檔是等價的，無法為產線創造出資訊流。因此在實際的銷售上增加許多的限制及成本壓力，此系統的推出在行銷狀況並不熱絡，算是叫好不叫座，也因此當時台中精機在下一代的控制系統甚至未規劃資訊連結的基本軟硬體架構或通訊界面。
網路的興起加速了資料蒐集的需求
隨著網路的興起，Internet 串起了電腦與電腦之間的聯繫，爾後這股風潮也吹向電腦與機臺之間的關係，因應客戶需求，台中精機於2012 年成立ICT 專案，當時預計建立的系統可應用於工具機及射出成型機，在功能的規劃上包含生產管理、即時監控，甚至規劃延伸到遠端診斷維修，也推出黑盒子(SMB) 系統可大量收集機臺硬體狀況的數據以做為深層診斷及故障預防的基礎資訊。此階段即大體上建立了智慧連線的基礎架構（如圖2 所示）。
圖1：1993 年，與盟立自動化合作推出第一套電腦連線系統(WPIS)
2015 年，台中精機塑膠機事業處正式推出自行開發的生產資訊系統PIS，對應使用者需求其基本功能包含：
即時監視與資訊收集機臺生產狀態
- 產品品質情報
品管與異常分析
- 警報異常分析
- 品質情報分析
成型檔案管理
- 下載備份
- 離線模擬
在此架構上，於隔年台中精機將此軟體操作介面改版，推出網頁版的WebPIS 網管系統（如圖4），只要有一組IP 位址搭配登錄網頁的帳密，天涯若比鄰不論身處何方都可藉由網路將機臺的生產訊息與作業狀態顯示在我們的眼前。
分析此WebPIS 網管系統主要包含機臺基本資料連結的數據資料庫及應用軟體PIS（如圖5）。這套系統主要的目的是將台中精機塑膠射出成型機歷來所搭配的各型號控制器（如V8000ac、V8800、VPC2000E、ME300 等）透過通訊界面程式將各機臺狀態、修改紀錄、警報紀錄與SPC 生產資料傳送到伺服器電腦，並存入資料庫（SQL 資料庫），然後透過分析與統計的方法來呈現機臺作業的進程，最後施予最佳的對策。
由於透過網路技術的連結，機臺資料採集的最終目的地將資料送入了資料庫，這也為工廠的生產管理、MES 系統的推行、ERP 資料的連結，乃至於進行大數據資料分析提供了最基礎的作業程序。
WebPIS 系統推出後，搭配客戶的需求，為許多客戶進行射出成型機的生產資訊連結，其中部分客戶更能連結兩岸多地數百臺的機臺，便於提供客戶作為生產管理、物料調度及品質分析的主要工具。
圖2：ICT 應用架構
全系列控制器支援OPCUA 介面
隨著工業物聯網的發展，控制器的製造商逐漸願意提供內部狀態訊息，展現開放性的架構。射出成型機的控制系統基本大都是屬於封閉型的控制系統，各家射出機製造商或控制系統的資訊不容易連結，因此對於射出成型廠只要是非使用單一品牌控制器就會有此問題，甚至連不同年代的機臺資訊連結也會有所差異。
為了突破這個藩籬，越來越多的控制器廠商支援OPC UA 介面達到一個開放性的控制平臺。
OPC UA (OPC Unified Architecture) 是應用在自動化技術的機器對機器網絡傳輸協議，主要特點著重在資料收集以及控制為目的的通訊，運用在工業設備以及系統中、開源標準的架構設計與跨平臺作業系統。
在OPC UA 的支援方面，台中精機在2018 年推出了相容於OPC UA 介面標準的資料收集器，因此我們首先將台中精機塑膠機所支援的各型號控制器可提供的訊息資料進行宣告，並整理成資料表格。後端我們的射出成型廠在資料蒐集軟體開發上，只要遵循OPCUA 標準通訊協定架構即可透過資料表挑選出正確的項目進行資料蒐集。透過OPC UA 這個介面，我們的客戶的IT 人員不僅可以掌握台中精機機臺通訊，也可以擴展到客戶內其它品牌的機臺通訊，達到整廠生產製造網路化的目標。相對的，對於機械廠而言，資料的提供只要合於OPC UA 規範，多餘的資源更可投入機臺性能的提升與智慧化，例如自調適機能、預知保養與遠端維護等機能的開發。
台中精機協助ACMT 推展計畫
在OPC UA 於射出機產業的近期發展歷程中，ACMT蔡理事長及型創科技唐副總在2020 年提出《ACMT射出機聯網相容計劃》的概念後，台中精機即參與討論並共建以射出成型機設備的經驗，同時聯繫台中精機的協力廠商共同投入，成為《ACMT 射出機聯網相容計劃》的創始會員。
這個相容計畫順著OPC UA 的架構進行延伸，如果射出機控制器需要提供資料（例如射出壓力最大值、射出終點位置……等），那麼成員們就來討論出一個標準的資料表名稱讓參與的會員有所遵循，而在OPC UA 的通訊技術上需要進行開發與試驗時，台中精機提供一個廠域來進行建構測試。我們希望此計畫能順利落實推展，讓基礎資訊的連結變得更加順利快速，甚至是即插即用，跨越不同品牌設備間的障礙，讓工作更有效率。
圖3：台中精機生產資訊系統功能（單機版）
結語
憑藉網路線、光纖同軸電纜、無線通訊、衛星通訊等種種硬體設備，串起Internet 無限寬廣的服務內容，在產業界控制器系統資料上傳的聯網化扮演著實現智慧工廠、雲端服務的基石。台中精機智慧聯網的發展不論透過原生的TCP 架構或OPC UA 介面的傳輸，都致力於提供客戶進入工業4.0 的基礎門檻讓企業更具競爭力，另一方面更是大幅提升塑膠機的附加價值。■
圖4：WebPIS 網管系統網頁版
圖5：WebPIS 系統網路架構說明
