近幾年來，只要是從事制造生產(chǎn)業(yè)務(wù)的企業(yè)，都曾聽聞某大電子制造業(yè)龍頭，誓言部署百萬機(jī)器人大軍，終至發(fā)展出可關(guān)燈生產(chǎn)的無人工廠，隨著此一效應(yīng)推波助瀾，已迫使由來許久的“自動(dòng)化”工控年代，處于即將邁向“智能化”工控年代的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

論及智能工廠，暫且撇開其各方對(duì)于此一名詞定義之詮釋，是否有所不同，事實(shí)上，臺(tái)灣絕大多數(shù)的制造業(yè)者，不僅都具備智能工廠的雛型，而且存續(xù)至今的時(shí)程，其實(shí)相當(dāng)久遠(yuǎn)。

許多工廠，即使被歸類在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其實(shí)早在10年、甚至20年之前，就開始導(dǎo)入自動(dòng)化，普遍常見的景況是，在前端引進(jìn)PLC集成控制設(shè)備、傳感器等裝置，后端則布建了具備資料搜集功能的計(jì)算機(jī)，再運(yùn)用諸如“模糊算法(FuzzyControl)”等實(shí)時(shí)控制方式，借以追求工廠運(yùn)行之最適化。

透過此類模式，有助于將原本單工型態(tài)的作業(yè)環(huán)境，藉由中斷分時(shí)方式，模擬成為多工環(huán)境，藉此達(dá)到效能提升的效果，某種程度上，要將之稱為臺(tái)灣智能工廠的先驅(qū)，其實(shí)并未言過其實(shí)。

只不過，若僅借助自動(dòng)化，多半可使工業(yè)制造流程滿足效率層面的需求，但假使業(yè)者欲隨時(shí)因應(yīng)市場(chǎng)需求，亟盼能彈性調(diào)整產(chǎn)能、促進(jìn)空間有效利用，并有效降低生產(chǎn)成本，種種愿景，實(shí)已進(jìn)入智能層面的格局，并無法單純倚靠自動(dòng)化技術(shù)來加以實(shí)現(xiàn)。在此前提下，如何運(yùn)用有效的智能化手段，繼而管理自動(dòng)化設(shè)備，已然成為制造企業(yè)不容回避的重大課題，值此盤旋待變的時(shí)刻，物聯(lián)網(wǎng)(TheInternetofThings；IoT)技術(shù)即顯得相當(dāng)重要。

究竟一個(gè)植基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠，大抵呈現(xiàn)何等樣貌？首先，在智能工廠環(huán)境內(nèi)部，通常會(huì)有一套名為“資料采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)”的系統(tǒng)，旨在作為監(jiān)控及控制所有設(shè)備的集中式控制臺(tái)，假使沒有此系統(tǒng)，就會(huì)有一群分散在特定區(qū)域，并許多系統(tǒng)組合而成的分散式控制系統(tǒng)(DCS)。

在此之中，絕大部分的前端控制，系由遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)(RTU)或PLC負(fù)責(zé)進(jìn)行，主系統(tǒng)一般僅肩負(fù)系統(tǒng)監(jiān)控層級(jí)的控制任務(wù)。舉例來說，針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)，即由PLC負(fù)責(zé)控制主機(jī)及冷卻水塔的容量與流量，至于SCADA系統(tǒng)，則提供一個(gè)可供變更設(shè)定的操作機(jī)制，俾使操作員改變?nèi)萘炕蛄髁康哪繕?biāo)值，一旦將需要告警的條件設(shè)定妥善，日后萬一出現(xiàn)水位偏低、流量不足乃至于溫度過高等情況，PLC或RTU就會(huì)運(yùn)用回授控制的方式，借以控制流量或溫度，與此同時(shí)，SCADA仍將全程監(jiān)控系統(tǒng)的整體效能。

實(shí)現(xiàn)智能感測(cè)的必備技術(shù)

總括而論，要想建立一個(gè)智能工廠情境，先決條件即是讓制造流程具備智能判斷的能力，而此一能量的來源，基本上來自于儀器、儀表、傳感器等控制系統(tǒng)，這些都是不可或缺的基礎(chǔ)構(gòu)成要素。綜觀近幾年來儀器、儀表的智能化發(fā)展，主要是以微處理器及人工智能技術(shù)為發(fā)展主軸，主要是藉由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化計(jì)算、混沌控制等智能技術(shù)，為儀器與儀表增添了高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)性、高靈活度等特質(zhì)。

比方說專家控制系統(tǒng)(ECS)，即是一種融合大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序化系統(tǒng)，其透過人工智能與計(jì)算機(jī)運(yùn)算技術(shù)，足以根據(jù)某領(lǐng)域一或多個(gè)專家所提供的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，從而進(jìn)行推理判斷，并模擬人類專家的決策過程，以便能解決一些原本需要專家介入的棘手難題。

至于模糊控制器(FC-FuzzyController)，也是智能工廠相關(guān)技術(shù)當(dāng)中，另一個(gè)值得矚目的焦點(diǎn)。模糊控制技術(shù)具有處理不確定性、不精確性及模糊信息的實(shí)力，意即面對(duì)無法建造數(shù)學(xué)模型的被控過程，往往可適時(shí)提供有效控制，解決一些常規(guī)控制所鞭長(zhǎng)莫及的難題，緣于此故，就工業(yè)控制領(lǐng)域而論，模糊控制確實(shí)逐漸獲得廣泛采用。

當(dāng)然，IoT蘊(yùn)含了感測(cè)、傳輸及應(yīng)用等三個(gè)層次，因此意欲實(shí)現(xiàn)智能工廠應(yīng)用，除了建構(gòu)智能感測(cè)機(jī)能外，另外也須留意兩個(gè)重要趨勢(shì)，一是“控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化”，另一則是“工業(yè)通信的無線化”。首先在于控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化部分，不可諱言，伴隨工廠制造流程所連結(jié)的嵌入式設(shè)備愈來愈多，以致于最佳的因應(yīng)之道，就成為透過云端架構(gòu)來部署控制系統(tǒng)，但值得注意的是，肇因于影像與語音等挾帶較大資料量的訊號(hào)不斷增加，對(duì)于傳輸效率、網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求，在在都是嚴(yán)苛考驗(yàn)，只因生產(chǎn)流程容錯(cuò)空間甚小，任何經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳遞的封包信息，實(shí)不容許絲毫閃失，在此情況下，哪里些資料理應(yīng)優(yōu)先傳送(譬如設(shè)備故障訊息)，哪里些資料可容后傳送(譬如電子郵件)，勢(shì)必都得取決控制系統(tǒng)的智能判斷能力。

有關(guān)工業(yè)通信無線化，亦是近幾年來智能工廠領(lǐng)域之中的熱門話題，其之所以備受關(guān)注與討論，乃在于無線技術(shù)在部署的便利性上，明顯較過往有線技術(shù)占有優(yōu)勢(shì)，然值得一提的，不管是藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS、LTE或WiMAX等無線通信標(biāo)準(zhǔn)，無論在于可靠性、確定性、實(shí)時(shí)性甚或兼容性等方面，其實(shí)都還有進(jìn)步的空間，因此綜觀現(xiàn)今以智能功能為訴求的儀器、儀表或其它自動(dòng)化設(shè)備，在內(nèi)嵌無線傳輸功能之余，仍無法全然切斷其與有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的臍帶。

憑借智能感測(cè)既興利也可除弊

無論如何，不管透過何種技術(shù)建立智能工廠，終極目的皆在于獲得效益，否則臺(tái)灣制造業(yè)屹立國(guó)際舞臺(tái)已非一天兩天之前，過去停留在“自動(dòng)化”階段，就已能虎虎生風(fēng)，何必為了“智能化”而多此一舉。

事實(shí)上，一些開始導(dǎo)入智能感測(cè)技術(shù)的制造業(yè)者，已明顯感受到前所未見的好處。例如某家以生產(chǎn)民生用品為主的制造商，即透過布建于生產(chǎn)線前端的傳感器，得以精準(zhǔn)掌握其所生產(chǎn)的每一項(xiàng)商品，究竟耗用了多少電、水或糖等資源，從而精準(zhǔn)估算各項(xiàng)商品的真實(shí)成本，終至反應(yīng)到訂價(jià)策略，在成本與利潤(rùn)之間找到最佳平衡點(diǎn)，也帶動(dòng)了營(yíng)運(yùn)績(jī)效的上揚(yáng)。

值得一提的，該公司在精確獲悉資源消耗情況之余，也順勢(shì)掌握了二氧化碳的排放信息，因而針對(duì)政府日后可能施行的碳盤查制度預(yù)作準(zhǔn)備，對(duì)于企業(yè)形象，亦具有加分效果。

另一制造業(yè)者，當(dāng)初導(dǎo)入智能感測(cè)技術(shù)的初衷，只是為了節(jié)約用電成本，然而在運(yùn)用過程中，其高層主管透過歷史數(shù)據(jù)的分析比對(duì)，發(fā)現(xiàn)旗下某廠區(qū)的一組生產(chǎn)機(jī)臺(tái)，近期耗電量異常飆高，但當(dāng)時(shí)并非生產(chǎn)旺季，機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間并未較平時(shí)增加，尤其到了周休二日，高能耗情況仍舊有增無減，種種跡象，顯示該機(jī)臺(tái)已呈現(xiàn)不合常理的狀態(tài)。

于是乎，這名主管合理懷疑這臺(tái)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)故障，才會(huì)產(chǎn)生異常耗電現(xiàn)象，接著迅速接洽供應(yīng)商，請(qǐng)其指派工程師到場(chǎng)檢修，結(jié)果證實(shí)該設(shè)備的確有失靈現(xiàn)象，若不盡速加以修復(fù)，未來兩個(gè)月內(nèi)隨時(shí)可能停擺，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)作業(yè)釀成嚴(yán)重沖擊，后果不堪設(shè)想，所幸在緊急修復(fù)后，一切回歸正常，及時(shí)遏止一場(chǎng)災(zāi)難。