當物聯網遇上製程自動化

「物聯網」(internet of things)概念於1999年由MIT提出;2005年由國際電信聯盟(ITU)正式發揚光大;近期更在歐美日韓展開一系列風起雲湧的先導專案及商業模式探討。究其技術根本,物聯網以WSN (wireless sensor network)、M2M、RFID為核心,結合應用端專業領域知識,而成為繼網際網路後的近期產業發展新趨勢。有鑑於物聯網技術端已趨成熟,各界討論的焦點遂移轉至實務應用面,如何跨域整合成為產業進一步發展的真正關鍵。

物聯網概念適用於滿足「分散、多點、大範圍」的數據收集與運算需求,進一步使「物」變得智慧化,例如智慧建築、智慧電網等;而對製造工廠而言,邁向智能化與資訊化更是達到「增效節能」與「更安全」的途徑。

早在2006年中科某半導體廠商欲新建12吋晶圓廠時,即提出兼具安全與營運效率的智能工廠想法。利用舊廠的三年抄表資料及資料庫歷史紀錄,該半導體廠商將最佳化運轉模型應用於建廠設計中,以納入安全規劃並節省人工抄表的繁複費時。為能有效監控並達成最佳化運轉,當時全區規劃有67個控制器、42,000餘個I/O點、60,000餘個tag點需被即時監控,數量之龐大與幅員之廣闊,為當時先例,也讓具高度整合能力的ABB分散式控制系統─800xA於列強中勝出。除滿足龐大的監控需求,ABB團隊更將未來擴廠計畫納入考量,為系統預留裕度(buffer)。再者,透過800xA內建的強大系統診斷功能,廠務人員可即時掌握各系統軟硬體的運作狀況,避免意外造成停俥事故(emergency shutdown),達成預保功能並避免巨額營運損失。此外,倘若事故真的發生,800xA容許進行線上熱抽換、擴充與修改,縮短事故處理時間,不影響產線運作。回應廠商省去人工抄表的需求,ABB團隊率先於廠區內導入「智能儀表」。跳脫以往被動收集數據的角色,智能儀表可主動偵測異常狀況,透過遠端設定的執行,大幅節省人員逐台校正與儀表故障診斷時間。

相較於採用PLC與一般圖控軟體的單點控制解決方案,800xA提供的是以單一軟體規劃工具、單一操作平台進行整個「面」的即時監控。此外800xA強大的整合能力,可向上或向下與不同廠牌的次系統及設備無縫整合,並得以對每一個監控中的「資產」進行資產管理最佳化。此案中的另一創舉是由ABB與工研院綠能所共同合作,在800xA平台上成功開發應用於冰機系統的廠務設備節能新技術。由於空調系統佔該半導體廠總用電的26%,其中冰機系統更佔空調系統用電量的50%,提升冰機運轉效率便可顯著節省總體耗能。綠能所專案負責人表示,該成果讓智能儀表回傳的即時資料變成有意義資訊,在電腦動態模擬分析下,提供操作人員最低耗能操作建議。

另一個應用實例在今年初,南科某觸控面板廠的新建廠專案中提出同樣工廠智能化的需求,其即時監控區域擴及無塵室、機電配管系統與廠區電力系統。據該廠廠務主管表示,藉由800xA的單一平台與AC800控制器,可同時監控廠務系統與電力系統,大大突破以往兩大系統與設備並存、分開控管的重工狀況。不僅在人力與設備上都較以往精簡許多 ,因事故回報的時間有效縮短,操作人員更能即時回應突發事件的發生。此外,觸控面板的製程中因包含特殊氣體供應系統、化學藥劑供應系統、超純水與廢水處理系統,各個次系統都需隨時準確地監控其安全數值。在降低人員意外傷亡的想法下,盡量減少人員出入危險區域,改由監控點自動回饋,已是時勢所趨。

物聯網應用下的智能工廠在達成節能減碳與安全的目標上,充滿著許多可能性,更多的跨業結盟與創新應用模式尚待實現與驗證。但無疑的,物聯網將大大影響產業發展並引領新一波商機。

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