翻新製造業!4大AIoT智慧工廠的真實場景一次看

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圖片來源: StockSnap from Pixabay

面對瞬息萬變的消費市場,製造業的轉型壓力無庸置疑,在效率提升與成本控制的雙重作用下,加上長期的缺工問題,一個現代化的工廠勢必要加快引進創新科技,來解決當下生產製造與監控管理的需求與痛點。

智慧製造喊了這麼多年,直到AIoT出現才大幅增強了「智慧工廠」的真實感,當傳統的生產設備與物料倉庫被加上連網功能,以人工智慧在大數據分析中提取模型,讓工廠營運流程得以改善,自動化生產與倉儲管理就像是被魔法點醒般,以更有效率、更完善的方式智慧運作。

智慧工廠的運作,是透過機具和應用程式中的數據蒐集與分析,並將其轉換為自動化指令、即時回應。也就是說,在智慧物聯網的架構下,製造業正在加速虛實整合,透過感測元件的部署來串接雲端運算、大數據、邊緣運算、協作機器人、無人機、數位分身、AR/VR及5G等技術,提高資訊的可視化並加強系統的可控性。

MIC產業情報研究所資深產業分析師李振華認為,現階段智慧工廠有廠區安防、訓練保修、設備監測與搬運遷移等四大落地應用,AIoT智慧場景正在工廠的各個角落中真實發生。

場景一:無人化的廠區安防

一個偌大的鋼鐵或石化生產廠區,佔地廣闊,各類的傳送管線與通道異常複雜,廠區間管線巡查與電力巡查的工作繁重,經常需要龐大的人力編制來進行固定的安全巡檢。如果引進無人機和無人巡檢車輛,就可以大幅減少7 X 24小時的人力調度,加上影像辨識系統與行動裝置的補助,透過智慧視覺進行早期判斷,來預防潛在危害發生。在製造廠房內,產線的週邊環境也具有相當高的危險性,可利用無人巡檢裝置和視覺監控來檢視判斷,能更安全有效的完成廠房內的巡檢任務。

另外,「虛擬圍籬」也從紅外線偵測進化到AI影像分析,藉由影像分析來監測與判斷一個區域的細微動態。在工廠中結合AI與5G,監控系統加上影像即時辨識能力,更能掌握廠區環境變化,進行全面性的任務監控,一旦遇到事故發生,就能隨時警示、即刻反應,得以加速救援。虛擬圍籬不僅能減少人力負擔,空間使用更為彈性,人員與設備的安全防護也更加全面 (新技術百花齊放,智慧物流如何創新台灣物流業?

場景二:「沉浸式」訓練保修

將AR/VR用於維修保養與教育訓練,在製造業已行之有年,現在開始用於產線規畫模擬與遠距支援上,用來處理較為複雜或精細的組裝與生產故障排除。像是波音公司在生產新型777飛機時,因為採用了全新設計的航電與飛控系統,需安裝大量的「航空線束」,用在各式系統間的訊號傳輸。一台飛機的配置的航空線束數量龐大,而且安裝複雜,過去生產人員的安裝效率低落,且容易出錯。

波音運用5G結合AR眼鏡,將拍攝現場的場景影像轉為數位CAD檔,再透過5G傳送符合當前場景的「安裝指南」,即時將高解析虛擬圖像疊加到真實場景中,依照「虛擬線路」進行各類佈線安裝,就像是有個師傅在身旁「手把手」協助安裝。整體而言,相較於WiFi所產生的傳輸延遲,5G環境帶來較為流暢的體驗。相較於傳統安裝方式,「沉浸式安裝」的錯誤檢修量減少90%,而且整體綜合成本降低了60% 。(沉浸式技術助攻,智慧城市又開始動起來了!

場景三:預測性維護

隨著各種AI、大數據、物聯網以及各類感測器硬體運算效能增強,透過虛擬情境的模擬測試,提早因應或規避各種風險以提高生產效能,這也是數位分身(Digital Twin這個人機介面為智慧製造帶來的全面性革新。從產品規劃設計、設備測試、作業流程到系統控制,在「虛擬」環境中模擬學習、蒐集回饋並持續改善,經過驗證和調教再落實到實際的生產中,以期在最佳狀態生產出最好的「真實」產品。

許多先進製造技術大廠已是數位分身的前期導入者,先透過數位分身來複製廠區產線狀況,即時收集數據進行預測性維護,即時監測設備以優化製程,成功降低生產成本並提高生產良率。

在今年4月漢諾威工業展的展示中,Ericsson與Comau在汽車廠裝配線以5G導入數位分身,透過感測器收集震動、溫度、壓力等參數顯示於平板中、數據顯示各種生產可能的風險,像是操作速度降低、停機故障等,提前預警與防範。管理者配戴AR眼鏡「沉浸」並在生產線中移動,來監控生產過程和機器參數,身歷其境。根據世界經濟論壇和管理顧問公司Accenture的調查顯示 預測性維護可將意外停機時間減少約70%,並將維護成本降低近30%。

場景四:自動化裝載搬運

自動化物流公司 6 River Systems的倉儲機器人 Chuck。
圖片來源: 6 River Systems

現在廠區內點對點的貨物搬移運送,多是無人搬運,結合電腦視覺、環境感測與最佳化演算技術,透過導航來進行路徑規劃及導引控制的自動化裝載搬運

過去常以AGV(Automatic Guided Vehicle)導引式自動搬運車來取代人力搬運,也開始被AMR(Autonomous Mobile Robot)自主協作機器人取代。透過機器人內建的雷射掃描器來偵測環境,所搭載的同步定位與地圖構建技術能自動建構中一個「可移動空間地圖」,透過人工智慧比較分析掃描器獲取的環境資訊後,多重感測器能更有效避開障礙物,讓AMR機器人在演算出的最佳路徑中行進。(亞馬遜遇最強威脅?電商黑馬Shopify砸140億引進自動化物流

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