貿易戰、疫情衝擊下,供應鏈全球在地化、生產基地快速重建化,少量多樣、首件即成品的需求,製造業必須借重新技術大幅提升效率以快速應變市場需求。5G網路興起將改變智慧製造技術樣貌。隨之而來的低延遲分散式工業控制、遠端渲染沉浸式互動技術為智慧製造帶來新契機,也是全球大廠積極佈局的新市場機會。 本文介紹5G工業網路發展現況,包含虛擬控制服務與數位雙生沉浸式互動以及法人單位投入5G工業應用研發現況,包含實體控制器虛擬化、控制器數位分身單元、遠距協同製程診斷等應用情境,期能開創工具機控制器應用服務新藍海。
5G 虛擬工具機,擴增實境,智慧製造,智慧資通訊

5G 虛擬工具機控制服務與數位雙生沉浸式互動

資料夾icon 科技新知
行事曆icon 2021/11/10
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工業發展至今已經歷四個階段:第一階段機械化階段(工業1.0)以蒸汽或者水利作為驅動的動力來取代人力、畜力,實現工廠機械化取代手工生產模式,逐漸發展成以工業或機械製造等為主的經濟模式。第二階段電氣化與自動化階段(工業2.0),因內燃發動機和發電機的出現,進入由繼電器、電器自動化控制機械設備生產的時代,使的產品得以大量生產。同時也促進輪船、汽車、飛機等交通工具快速發展。第三階段電子資訊數位化階段 (工業3.0),網路資訊的發展應用可連結全世界,精密機器的發明,使製造過程自動化控制程度大幅度提高,大幅提升工業生產效率與品質,逐漸取代部分人力及腦力的工作,使的大空技術、電腦、人工材料、基因工程等科技高度發展。第四階段智慧化階段(工業4.0),由德國於漢諾威工業展覽中提出之概念,核心概念是利用工業物聯網及網宇實體系統,將製造業、甚至整個產業供應鏈互聯網,實現設備智慧化,透過大數據收集,經由智慧設備分析、決策、調整控制並串聯為智慧製造生產,讓供應鏈中的一切流程都變得更⸢智慧⸥,產出高品客製化產品。

工業4.0由大數據與AI分析、水平與垂直整合、雲端運算、擴增實境(AR)、工業聯網(IIoT)、積層製造/3D列印、自動化機器人、數位分身、網路安全等9大主要技術支撐,藉由技術的應用實現智慧工廠,透過收集物聯網設備上感測器資訊,分析目前製程狀態來改變當前設備管理的作業流程。技術人員可以即時監控設備效能、預測和預防停機時間、採用動態和預測性維護、利用數位分身系統,以及將設備與業務流程密切整合。但無論系統的自主性有多高,設備始終需要進行維護,運用AI和感測器數據,人員可掌握製程現場作業的現況,迅速制定決策,並在出現問題時隨即進行處理,經由穿戴式裝置和擴增實境應用協助現場人員問題排除,並且保障人員安全。智慧製造發展關鍵是人工智慧與巨量資料,資料必須高效率傳遞才能發揮作用,因此5G在其中扮演極關鍵角色,特別是超低延遲特性,才能讓各種科技應用落地發展。

在全球製造業面臨前所未有的挑戰,轉型智慧製造的過程中,要克服的最大瓶頸是整合營運技術(OT)與資訊科技(IT),台灣製造業正面臨數位轉型的發展,如何透過5G加速智慧製造落地,並推向規模化應用,將是發展重點。本文將介紹虛擬工具機控制服務與數位雙生沉浸式互動如何應用於5G智慧製造彈性生產上。

5G如何在工業4.0中扮演關鍵角色

5G為第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks)簡稱,根據國際電信聯盟(ITU)IMT-2020規範,5G峰值理論速率下載速度為20 Gbps,上傳速度為10 Gbps,比現有4G網路快了將近10倍,同時5G擁有低延遲(uRLLC)、高頻寬(eMBB)以及支援大規模聯網部署(mMTC)三大特性,從工業4.0角度來看,主要應用在自動化、協作型工業機器人、製程控制…等方面,讓上、中、下游業者進行更有效率的垂直整合,幫助各種智慧製造領域技術突破,甚至開創新商業模式生態鏈。

智慧製造所產生的大數據透過5G進行雲端基礎運算,如圖1所示,就能將機器自動化、網路資源最佳化等人工智慧發揮到極致,來逐步優化供應鏈中數據的採集、分析、處理、控制流程,並結5G低延遲通訊特性,加速AR導入工業精密機器,以異地同步協助維修保養或操作教育訓練,這些都能協助傳統產業升級。


圖1 5G Alliance for Connected Industries and Automation[1]

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