Smart Factory and Industry 4.0 Demonstration

智慧工廠與工業 4.0 示範

隨著互聯和智慧製造理念的普及，如果你還沒有處於創新的前沿，那麼在工業 4.0 的世界中競爭可能會充滿挑戰。

看到 IIoT 在全球範圍內日益增長的經濟影響，許多專業人士和投資者一直在問自己，該行業是否正處於技術革命的邊緣。但從數字和預測來看，有形而具體的證據顯示，智慧製造的理念已經深入企業意識。根據 IDC 的數據，如果保持 12.6% 的同比複合年成長率，2020 年全球物聯網支出預計將超過 8400 億美元。毫無疑問，這筆支出的很大一部分將用於將物聯網引入所有類型的行業，尤其是製造業。

但是，不僅有預測和統計數據告訴我們，工業物聯網的想法正在幾乎所有業務領域都受到關注。工業物聯網已被證明是製造的關鍵點，它帶來了機器對機器通信的可靠性、預防性維護的安全性和大數據分析的洞察力。換言之，IIoT 革命已經開始。

什麼是智慧工廠？

在我們關注智慧工廠的錯綜複雜之前，作為介紹，必須先說一下它的基本概念 —— 工業物聯網。儘管這個想法已經存在了很長一段時間，但它究竟包含什麼，以及它的所有方面是什麼還不是很清楚。正如常規的物聯網，目的在透過互連設備，並使它們交互和協作，來為我們的日常工作提供更輕鬆、更快捷的解決方案，來增強我們的日常生活，IIoT 是相同的概念，但適用於對整個企業，如製造、服務或零售企業。所以，我們需要談論的是真正的 IIoT 佈署，不僅僅是機器對機器的通信，而且還透過引入智慧自動化和機器學習，來彌合工廠內實體資產和數位資產之間的差距，並減少人機合作。

智慧工廠是一個源自 IIoT 的概念，它將生產環境設想為一個完全自動化和智慧的系統網路，使製造工廠內的設施、機器和物流鏈能夠在沒有人工干預的情況下進行管理。此外，智慧工廠是所有這些事情發生的地方，這要歸功於生產工具和機器之間，以及生產技術鏈中所有元素之間的數據交換。這反過來又促進了機器學習，從而使操作可以更有效地進行，並帶來更多的節省，而如果生產過程完全在人工監督下是不可能的。

智慧工廠對企業的影響是什麼？

如果不是因為智慧製造流程的引入，可以為任何企業帶來好處，那麼關於工廠 4.0 的概念就不會大肆宣傳，也不會出現兩位數的成長估計。透過應用自動化和智慧來創建動態生產環境，提高可靠性、有效性和安全性，同時降低營運和停機成本。讓我們仔細看看，這是如何在智慧工廠的概念中實現的。

無論是完全手動還是全自動，每個製造過程都必須受到監控，以實現可控、有效和安全。因此，該行業的物聯網項目的努力，必須集中在追踪各個級別的操作，並從機器或資產中收集相關數據，否則這些機器或資產將只是孤立的設備，無法協調和控制自己的工作流程。

但生產工具之間的溝通和交互，給流程帶來的不僅僅是增強的監督和監控能力。基於智慧工廠生產策略，可以即時引入改進，快速實現生產週期優化。此外，一個過程越自動化和可控，就越不容易出現人為錯誤，這不僅可以透過減少停機時間或維護成本來提高生產力，還可以提高最終產品的品質。

智慧工廠解決方案也有助於工廠車間物流。借助連接機器、工具、材料或任何生產表面（如傳送帶）的無線感測器網路，可以即時追踪製造過程中，涉及的所有資產，從而使整個生產鏈中的操作員，能夠全面了解這些資產。在此基礎上，資產使用和工廠內物流可以優化到最大容量。由於收集了有關每種資產潛力的知識，還可以改進決策。

收集和分析數據是工廠 4.0 概念中的一個關鍵概念，因為它能夠釋放隱藏在設備、資源和人員中的潛力。

在智慧工廠中，數據可以在正確的時間到達生產鏈中的正確位置，而無需人工監督。這實現了更直接的交互模型，其中機器和工具在它們之間自由共享資訊，以達到更高的效率。

但要實現這一點，不僅需要收集來自不同生產環境的數據，還需要整合和分析數據，以帶來有意義的見解。工廠 4.0 強大的數據分析環境能夠做到這一點，這最終可能會導致開發一個成熟的預防性維護機制，儘管定期設備開發和操作會導致與撕裂和磨損相關的缺陷，但該機制將保持流程正常運行。此外，數據處理有助於製定降低材料和能源消耗，以及優化資產利用率的策略。

儘管工廠 4.0 可能包含大量技術，但它仍然可以保持以人為本。更重要的是：它可以對員工更友好，因為它更聰明、更自我驅動。這是為什麼？因為生產環境的可控性和可預測性越高，它對監控、操作和維護其組件的工人構成的威脅就越小。借助數據分析系統的直接和即時洞察力，員工能夠檢測生產鏈中最薄弱的環節，並在檢測到異常情況時主動做出反應。

借助智慧工廠帶來的技術，系統還可以追踪工人本身，並在他們碰巧進入某些預定義的風險區域時，警告他們任何可能的危險。AVSystem Coiote 物聯網數據編排平台，提供了市場上最熱門的此類解決方案之一 —— 你可以了解更多關於透過員工安全實現工廠智能化的更多信息。

生產領域的客製化，無疑是當今行業的發展方向之一。不斷成長的消費者需求，正在推動製造業朝著更加靈活的生產趨勢發展。

透過從製造工作流程監控過程中，收集的大數據中獲取的專業知識和知識，應該使引入生產靈活性的步驟（例如使用新材料或新製造技術）變得更容易。因此，智慧生產工廠可以達到新的適應性水準，並滿足客戶市場不斷變化的需求。

此外，由於最大限度地減少了設備重組和重新配置所需的停機時間，製造商能夠保持其生產過程效率，同時變得更加靈活並為新的市場挑戰做好準備。

使用 AVSystem 實現 Factory 4.0

確實，智慧工廠的實際實施很大程度上，取決於相關生產環境的特殊性和個性化要求。但也有一些軟體解決方案，例如 AVSystem 的 Coiote 物聯網數據編排平台，能夠處理許多特定類型的硬體，並適應大量不同的佈署場景。

作為每個智慧工廠的實體基礎，整個製造工廠都需要感測器來監控資產狀態、收集和分析數據，並利用由此產生的洞察力來優化生產。但要讓感測器完成所有這些操作，就必須有一個平台來配置和管理它們，使它們能夠收集數據，並以有洞察力和用戶友好的方式呈現。

考慮到智慧工廠的概念，AVSystem 的 Coiote IoT Data Orchestration 引入了一種新穎的製造數據收集和監控解決方案，以響應不斷成長的市場需求。

感測器透過可安裝在設施內，許多不同位置的低功耗藍牙 Gateway，傳輸收集到的數據。然後將數據傳遞到平台，使系統操作員能夠透過數據可視化，即時追踪連接資產的位置和狀態。這些反過來又有助於快速決策過程，這在處理工廠車間緊急情況，或策略資產管理時是必不可少的。

在智慧工廠中提供額外的安全級別是所謂的緊急按鈕，每個工廠工人都可以攜帶。當員工面臨危險情況時，它們可以用作後備選項，以立即通知他們的主管任何潛在的危險。

智慧工廠：底線

智慧工廠解決方案專門針對希望利用其資源、員工技能和時間潛力，來獲得競爭優勢的製造商。確實，接受工廠 4.0 的理念，並將其付諸實踐需要投資、努力和策略。但從長遠來看，鑑於全自動化和智慧工廠可能具有的所有優勢，實施良好的智慧工廠解決方案的影響，應該會帶來投資回報，並將其早期採用者置於工廠 4.0 革命的最前沿。