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机械云集市场成型 万机联网再进一步
 

【作者: 陳念舜】2020年02月18日 星期二

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因应未来AI趋势发展,为求机械设备能彼此沟通,除了已在初期通过SMB、工业通讯标准建立管道之外;下一步还应自主建立资讯模型,确保双方都说相同的语言,从而融入机械业与资通讯等不同产业的领域知识,形塑制造业的应用程式市集(Appstore)。


回顾2018年台湾机械业正式宣布突破兆元产值之际,其实台湾机械工业同业公会(TAMI)同时还发表了《智慧机械产业白皮书》,特别提到台湾因为相较於欧美日工业大国的资源十分有限、企业规模以中小企业为主,更需要汇集产官学研各界能量,与工研院等法人机构横向整合;再通过一条龙式服务,分为短、中、长期计画辅导台湾机械厂商发展智慧机械与应用,持续朝智慧制造方向迈进。


如今业界短期内已与工业局、工研院、精机中心(PMC)、资策会共同推动产业加装智慧机械盒(SMB)、自制工业感测器等,快速达成万机联网可视化的目标;中长期则将致力於Paas层级建立公版机械云,以透过采集生产流程中所产生的大数据分析、纳入资料库,进而开发SaaS层级软体共享、app应用等功能强化OT能力,甚至藉AI最隹化生产自动排程、精实管理,创造新价值。


截至去(2019)年底阶段性目标完成,估计SMB现已连结约750家厂商,共有3,000台机械设备。若藉之产生预诊回??、故障主动通报等创新商业模式,还可用於CRM精准行销或RD、AI应用领域,以协助产业提升竞争力,不再受制於人。让部份机械厂商不仅销售智慧机械、输出整厂生产线,甚至卖起软体及新型态的服务,从智慧机械逐步迈向智慧制造,掌握系统整合(System Integrator;SI)能力更是其中关键核心。


机械公会理事长柯拔希进一步指出:「初期推行万机联网的SMB若可视为智慧电视的数位机上盒,中期发展的机械云就宛如智慧手机的Appstore,将成为机械业发展史上另一重大里程碑,对未来营运影响深远。」


由於机械业比起传统资通讯产业出身的SI业者,更懂得相关制程的领域知识(domain knowledge),可藉之创造高附加价值的新商业模式。例如将以往终端使用者手抄数据改为通过感测器、机联网、云端等工具搜集并可视化後,即可回??机器调校叁数运行,有效提升加工良率。



图1 : 机械公会理事长柯拔希指出,机械云宛如智慧手机的Appstore,将促进产官学研有更多合作机会,使台湾机械业可??再次伟大!(摄影/陈念舜)
图1 : 机械公会理事长柯拔希指出,机械云宛如智慧手机的Appstore,将促进产官学研有更多合作机会,使台湾机械业可??再次伟大!(摄影/陈念舜)

打造PaaS公有云平台 要让机械业再次伟大

「举凡现今满足人类消费、生活所需的各类高科技产品,都因仰赖智慧机械进步,才有机会导入先进制程技术开发,而机械云更是揭开这波智慧制造序幕的必要关键,促进产官学研有更多合作机会,使台湾机械业可??再次伟大!」柯拔希特别强调业界对於机械云的三大要求:


一、简单易用,希??软体标准化功能及介面、通讯协定等,都能比照手机app一键下载;


二、接轨国际,因台湾约有70%产业仰赖出囗,云平台绝对要有国际观,才能创造更大价值;


三、善用领域知识,须能引导不同产业投入开发所需app,带来更大效益。


目前此经由工研院开发完成的VMX公版机械云平台,不仅已和资策会、金属中心等法人单位共同催生出20~30个智慧制造程式app,也期盼透过政府带头,引进全台湾app开发者。


未来甚至可导入制造者与使用者共享经济的理念,供机械业者跨领域投入开发大量app後串连起来,以最少成本迎合业界实际需求。同时与Azure、AWS等国际云平台接轨,整合长期搜集来的大数据,奠定发展人工智慧AI所需基础资料库,现已吸引远东、汉翔、百塑、永进等工具机大厂投入,扮演SI系统整合商角色。


工研院??院长张培仁也鼓励业者,随着资料上传云端已是全球主流趋势,其实不必太担心机密外流的话题。毕竟在VMX平台上,还集结了来自Amazon、Microsoft等国际资安专家,能协助保护客户资讯安全、管理软硬体;工研院也会持续在地端(Edge)发展更为完善,纳入5G、AI、CPS等先进科技应用来提高数据品质。


目前经此平台开发出来的前端软、硬体与後端服务,除了可将资讯上传云端,供各家研究法人开发专属app,让相关软体相互支援并重覆使用,以防各自为政的效率低落之外。再加入自主开发的工业感测器,还能有效降低约20~30%成本;进而整合各家设备的数控系统,来解决过去机械业缺乏感测器或数位介面的问题,於中部智慧制造示范场域整合後,已被广泛应用於金属加工、纺织产业提高竞争力。



图2 : 工研院??院长张培仁鼓励业者,随着资料上传云端已是全球主流趋势,VMX平台上集结了Amazon、Microsoft等国际资安专家,能协助保护客户资讯安全、管理软硬体。(摄影/陈念舜)
图2 : 工研院??院长张培仁鼓励业者,随着资料上传云端已是全球主流趋势,VMX平台上集结了Amazon、Microsoft等国际资安专家,能协助保护客户资讯安全、管理软硬体。(摄影/陈念舜)

贯通云地两端SaaS需求 加速整合应用服务

根据IDC调查结果,目前在全球百家制造业及30家软体商中,共有超过60%制造业者或软体开发商正在推动数位转型,准备将制造系统相关软体转移至云端环境,物联网、云计算、AI、资安、大数据、行动APP、数位行销则是前7大投资重点。


工研院则期盼经过「智慧机械云」重新定义智慧化路径,并建立标准云端/地端服务环境,以提升SI、软体商开发产品的竞争力,解决现今台湾大多数中小企业较缺乏资本,将难以投入研发智慧功能模组等问题。


工研院智慧机械中心组长罗佐良指出,业界因此更该加速导入公版智慧云平台,在确认智慧机械盒SMB、介面标准统一之後,通过机联网来提升机械附加功能、服务,并下载由法人和企业开发的各式各样软体解决方案SaaS,以服务不同产业创造客户价值,提升各厂、聚落经营管理与制造竞争力。


「否则,即使2019年机联网可视化已逐渐普及,却因此造成大量数据不知何去何从,难以发挥最大价值。」罗佐良进一步分析产业现况,正面临地端相容性问题,包含各家开发商的数据格式不一、SaaS软体不相容、只能执行单程式等,须为特定平台撰写软体,且容易导致控制、感测硬体资源冲突;云端服务也面临所有云平台虽然都有自己的软体市集,未必都相容於机械云需求。


由於少了适合设备、零组件、SI、软体开发商共同经营的云端应用和运算服务平台,以及整合地端OS的Saas开发环境,与标准化的SaaS/App开发、上架、安装、更新机制等,云端运算平台将无法掌握SMB边缘运算装置的状态或更新叁数,以支援各式产业资讯标准,导致成型、纺织等部份产业缺乏标准资讯模型,即使数据上云後也无法直接分析服务。


直到2019年加入VMX云端标准化平台之後,除了可将各法人之间地端Runtime资讯模型标准化,统一管理IPC/SMB作业系统等软硬体资源,让上传云端路径更广也节省资源;还能藉此共享所有数据,让所有新开发的app皆可协同共存,避免重覆开发;进而形成专属云端软体服务市集Appstore,打造数位转型生态系统,让任何人依标准架构开发的SaaS工具,只要通过审核均可上架服务。



图3 : 未来智慧机械云将能加上地端Runtime标准化後,通过连接不同设备,打造差异化解决方案,让使用者按一键就能从云端下载、安装,来加速产业升级。
图3 : 未来智慧机械云将能加上地端Runtime标准化後,通过连接不同设备,打造差异化解决方案,让使用者按一键就能从云端下载、安装,来加速产业升级。

(去掉左上角经济部字图样/右下方涂线/中间最下方补括号边)


罗佐良表示,未来智慧机械云将能利用生产数据和人工智慧技术,达成最隹化生产模式与降低物料损耗,解决目前无法跨平台使用的缺点,得以更简便应用或开发app;加上地端Runtime标准化後,通过连接不同设备,打造差异化解决方案,让使用者按一键就能从云端下载、安装,来加速产业升级。


接着於各大产业建立SaaS/App/订阅服务的开发、上架及营运机制,以应用服务案例验证商业模式可行性。未来无论是制造业社群或全球供应链的PLM/APS/ERP系统,均可通过Microsoft、Amazon的云平台快速部署解决方案,以支援不同产业发展差异化。


若业者导入智慧机械云平台後,除了不必跨平台重覆开发相同软体,还能共同分担云端资源而降低成本;并利用AI、Big Data、Cloud等工具,以降低开发软体门槛和支援地端多元硬体,让开发者更容易切入;藉此建构资安联防系统、上架审核机制,则可防止资料库管理和机敏资料上传云端,更为安全可靠;以及透过国际云服务平台加速技术扩散,用於用户认证、版本和金流管理。


另透过虚拟化、容器化机制整合现有SaaS成果相容互通,适用从小企业公有云、中大型企业搬移不便的混合/私有云等不同云平台软体,自云端下载多个app程式後同时执行、易於管理app生命周期。得以充分掌握各家开发商的差异性,分别依各产业现有资讯模型建置通讯介面,与国际市场接轨,发展制造服务与电商环境。


比照国际云平台服务 工研院兼顾设备与生产app需求

目前在Amazon AWS、Microsoft Azure国际公有云平台(店中店),均可依智慧手机服务情境,打造制造业的Market Place,由部份法人或开发商提供较不成熟的AI工具、资讯模型标准、二次开发及IoT通讯模组等,用来开发产业SaaS模组,再通过设备厂、SI系统整合商或其他第三方业者(Third-Party)下载,来解决终端使用者必须透过不同软体解决交期、成本、可靠度、品质等加工问题。


台湾微软公司Azure云端平台事业部??总经理李?後表示,微软自从2年前开始将Windows团队与其云平台及AI团队整合後,已将OS操作系统仅视为公有云平台的延伸并纳入地端,透过其云端认证的台湾IPC厂商,与机械业已有超过10年以上合作的革命情感。也因为转型为服务导向公司後,获得更多夥伴支持,至今约70%的操作系统皆非Windows,2020年将续朝两方向积极推动:


一、快速布署云平台,因应机械业适逢转换商业模式阶段,将使用到的资料既深且广,从单卖硬体转型销售SI服务,建议可透过微软带领中小企业,经国际IoT通讯标准OPC-UA等串连AI、ERP系统;或慎选共通平台及合作夥伴开发app,以兼顾弹性和安全。


二、落实扎根在地产业,微软强调最好的机械云平台,须能结合通讯协定或在地AI团队,以支援流程中纳入老师傅的领域知识,共同开发app;业务若能协助客户输出解决方案的奖金更高,此透过系统性提升台湾机械业实力,将比起单点突破的力道更大。


此外,根据机械公会调查业界对於SaaS模组需求,约可分为设备、生产两类。工研院推出机械业云端应用服务的愿景,即在於透过智慧机械云架构,让设备制造商或加工厂连网後,可提供维护、生产、制造、电子商务发展环境下的全球化云端应用服务,经由聚落整合相关软体市集Appstore,协助客户创造客户的价值。接着扩及SI知识服务或学研单位,藉此建构地到云端的服务规则架构、营运方案,快速打造智慧机械机边作业系统。


待既有软体转型、标准化後与公私有云对接,即可将法人研究成果上云与终端使用者分享。於上中层采用工研院专案来降低成本,改变现有营运模式,包含租赁或供应链终端用SAP对外接单;甚至纳入工具机、射出机等不同产业机械资讯模型、地对云数据串流机制,进行连线资源管理。


让地端只要通过国际标准通讯协定、OPC-UA上传到云端开发软体,任何人都可以自主开发软体app,快速布署到全球采用相同设备的厂商;接下来还会支援5G验证场域,首先致力於监控、资安管制,在SMB安装操作系统之外,也会加装防毒软体。


罗佐良指出,未来服务情境将基於认证过的标准化地端软硬体架构,在SMB装置内建IoT预设通讯介面与SaaS/App,以支援不同产业的多样设备串接数据及软体市集,选配软体和订购应用服务,实现一键式安装、随??即用的使用体验。单机经开通授权後从机械云自动下载软体,用来采集、解析,以满足加工条件或上传数据,有别於过去机械加工需CAD/CAM软体不断「试错(try and error)」的过程。


甚至利用新增大量图档和加工程式,透过AI工具让专家为资料加值,经过训练比对新工件特徵、自行找出适合的加工程式,达到「首件即成品」愿景。另因应不同工厂的多机应用,在接单後供应链经过APS软体自动排程,一旦生产落後便会主动提醒、调整交期,得以兼顾营运与管理类解决方案。


总结

最後张培仁表示,目前智慧机械只是智慧制造的第一步,有赖於机械云结合不同应用领域专家创造价值,用於AI瑕疵检测、自动排程已相当普及。但缺点是初期使用者有限,恐导致各家厂商独立开发的效益不高,须透过软体整合领域知识,造成大者恒大,边际效应递减。工研院则有幸整合多家法人能量打造平台,并借助最重要的使用者TAMI合作,确保有足够规模的数量需求,才有资源整合技术团队。


另为了迎合未来机器学习的趋势,还须仰赖电脑运算完成後,上传到云端布署、完成模型训练後,再移至Edge地端应用,等到设备售出到了客户端继续学习,知识也能被不断传承、成长。尤其是机械业有太多领域知识存在师傅脑中,却尚未完全数位化,所以须将资料置於云端持续累积,加入AI协助决策、训练以提高品质。未来将在既有零组件、app等软硬体,以及上传云端、示范场域的基础上,辅导成立SI即时服务产业,让各产业在此平台上发展差异化。


柯拔希认为,由於目前各国推动工业4.0政策都刚起步不久,且拜外商特别重视高价智财权之赐,通常只有大厂能采行智慧化解决方案,斥资开发app的功能大同小异,中小企业则无力承担。台湾虽仍有不同控制器、感测器、机台等问题犹待克服,但至少已在领先群,未来再透过推动TPS精实管理後,落实数位化。



图4 : 法人提供公版机械云平台之後,机械业能藉此共享领域知识,同时吸引更多资通讯业者叁与。(source:工研院)
图4 : 法人提供公版机械云平台之後,机械业能藉此共享领域知识,同时吸引更多资通讯业者叁与。(source:工研院)

而由法人提供公版机械云平台之後,让使用者只须付费即可下载多个与生产管理、机械功能提升有关的app,期盼吸引更多资通讯业者叁与。机械业也能藉此共享领域知识,从盘点自我需求面出发,与资通讯业者合作来扩大影响力,利用不同工具培养跨领域人才;并移转至设备买家,提升台湾厂商智慧制造水准和国际行销竞争力,加快全球布署。


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