2019
Aug.

46

智造话题


台达DIABCS整线设备管控系统 助攻智能工厂

文: 机电事业群

智能化浪潮席卷全球制造业,无论是德国的工业4.0、美国的AMP计划、日本的PRISM或是台湾的智慧机械政策,都强调透过IT(Information Technology)与OT(Operational Technology)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。

智慧工厂最关键执行问题:把所有数据送到MES就是智能化吗?
从智能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MES(Manufacture Execution System;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MES系统将造成MES的工作负担,反而让整体的系统效率不彰。

机联网直接上MES 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络传送到上层的MES。在自动化时代,MES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。智能化之后,制造业者希望MES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MES,会造成MES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货商而有不同的通讯协议,光是为各说各话的制造设备翻译成MES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 BCS兼具弹性与智能化
不过上述痛点其实都早有解决之道,台达指出,面板制造业早已采用BCS(Block Control System;整线设备管控系统)解决相关问题。BCS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,让智能化快速落地。

在制造系统中,BCS位于机联网与MES中间,纵向串联工厂设备及上层制造执行系统间的数据流,对下负责设计产线设备的运作流程,对上则以单一通讯协议与MES介接,让MES可将运算资源专注于整体产线管理。台达指出,BCS在面板产线应用多年,因应面板制造需求,设计出对应的智能化功能。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BCS也具备智能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,BCS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能制造系统的重要设计,BCS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MES分析,另一方面,BCS可立即根据MES指令处理命令、提高应变效率,与MES 之间达到专责分工,减少MES的负担、提高整体系统效率。


台达整线设备管控系统 DIABCS系统架构图

经验决定导入成败 台达领先市场一大步
不过即便BCS的功能强大,可协助制造业加速落实智能化,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,新功能或新机台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货商协助,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100座全厂导入BCS的厂房,产线数量超过5000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DIABCS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LCD厂客户为例,LCD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LCD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DIABCS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,DIABCS也在系统中运用了AIoT新概念–边缘运算。

过去LCD产业的联网系统架构,机台与上层系统需要来回沟通,导致MES负荷过重,整体系统效能不彰。具备边缘运算功能的DIABCS,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MES系统所接收的数据已经前端预处理过,MES再处理速度就可以加快,效率也可以有效提升。

此外台达DIABCS也针对TFT-LCD面板产业需求,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。

台达表示,虽然德国推动工业4.0已有7年,不过对多数制造业者来说,智能化仍属于全新议题,认知仍然模糊,目前市场上建议的做法是先从机联网切入,然而现在业界的机联网架构仍是一片混乱。面对企业转型的迫切需求,BCS 的技术很适合由面板业拓展至铜箔基层板(CCL)、印刷电路板 (PCB) 及电子组装 (PCBA) 以及许多其他产业应用。透过BCS的整合,制造业者将可先让第一层架构组织稳定,进而发挥出智能化系统应有的效益,之后再藉此逐步往上迭加,建构出完整的智能制造系统。


台达协助国内外面板厂建置超过100座全厂导入BCS的厂房,产线数量超过5000条,加上本身在自动化领域早已具备完整布局,让台达旗下的DIABCS深具优势