固德科技

IIoT

智能化工廠的第一步

同時監測穩態、動態數據。跨區域、跨領域量測

IIoT

無限。工業物聯網

什麼是物聯網?

物聯網(英語:Internet of Things,簡稱IoT)是一種計算裝置、機械、數位機器相互關聯的系統,具備通用唯一辨識碼(UID),並具有通過網路傳輸數據的能力,無需人與人、或是人與裝置的互動。物聯網將現實世界數位化,應用範圍十分廣泛。物聯網可拉近分散的資料,統整物與物的數位資訊。物聯網的應用領域主要包括以下方面:運輸和物流、工業製造、健康醫療、智慧型環境(家庭、辦公、工廠)、個人和社會領域等。

物聯網在工業的應用稱為工業物聯網(Industrial internet of things,IIoT)。工業物聯網專注於機器對機器(Machine to Machine,M2M)的通訊,利用巨量資料、人工智慧、雲端運算等技術,讓工業運作有更高的效率和可靠度。工業物聯網涵蓋了整個工業應用,包括了機器人、醫療裝置和軟體定義生產流程等,為第四次工業革命,產業轉型至工業 4.0 中不可或缺的一部分。來源:維基百科

什麼是物聯網?

為什麼需要工業物聯網

機器設備不會說話,要了解機器設備的狀況,透過接收數據與發送並與其他設備進行溝通,甚至是需要控制機器節省人力等,這其中的媒介就是透過工業物聯網。簡而言之,工業物聯網是機器與使用者雙方交互溝通的方式。

在工業領域中,工業物聯網已經相當普及,舉凡廠區環境相關應用的物理式數據量測:智慧電表、溫控、濕度、產線安排、庫存管理等等。機台訊號的相關應用監測:產線檢測計數、機台異常log、各式內建感測器等,動態邊緣運算訊號的機械手臂、衝壓領域設備、自動焊接等各種應用。工業物聯網主要專注於機器對機器通訊、蒐集生產過程的大數據以及最後透過邊緣運算、機器學習、AI人工智慧等分析過程,期望讓機器達到具有自我感知、學習、決策、執行、適應的能力。其過程最終達到產線運作自動化,提高製程效率和可靠性、工廠管理與控制的最佳化。工業物聯網的普及推動了智慧製造,也決定了廠區轉型智慧工廠是否成功的重要關鍵。

目前常見的物聯網通訊環境有乙太網路 (ethernet)、Wi-Fi、3G、4G、Bluetooth、ZigBee、 RFID、NFC 等。

節省人力
節省人力
了解設備
了解設備
工廠管理
工廠管理
優化製程
優化製程
決策控制
決策控制
產業轉型
產業轉型

監測穩態動態的工業物聯網

透過監測與傳輸方式,依照得到的數據分析將IIoT工業物聯網分為兩大類:穩態物理式、機台訊號的IIoT及動態邊緣物理式機台數據的Edge IIoT。

IIoT - 穩態物理式/機台訊號分類傳輸:處理穩態物理式訊號,如:溫度、濕度、壓力等,或是機台訊號擷取,如:機台計數、感測器、異常紀錄log等。並支援多項種類訊號,如:0-5V, 0-10V, 4-20mA, modbus RTU等。是利用感測器蒐集機器物理式數據訊號,將訊號擷取分析、分類後顯示於監測系統或人機界面,處理方式較為單純。

Edge IIoT - 動態邊緣訊號加工運算:透過加工運算傳輸動態訊號組合而成邊緣物聯網,相較於一般物聯網,其運算加工比一般的物聯網傳輸系統的分散式架構還要複雜許多,並不只是單單對接訊號數據、過濾訊號而已。其目的在於將物理量透過邊緣運算,轉為實際需要監測的項目。例如:當擷取溫度數值訊號時,實際上使用者想看到的是溫差、溫度下降的速率等。邊緣訊號加工運算是指將巨量的數據簡化,再經由特殊演算法AI、機器學習等技術,轉換後變成使用者真正想看到且看得懂的結果,並可以藉由此結果設定門檻閥值,進一步優化設備或產線。

各式設備與數

各式設備與數據

依照設備特性搭配不同感測器,數據蒐集分類:穩態物理機台訊號 / 動態邊緣機台數據

依照設備特性搭配不同感測器,數據蒐集分類:穩態物理機台訊號 / 動態邊緣機台數據

網路數據傳輸:有線乙太網路或無線 wifi /  4G Lte / Lora

網路數據傳輸:有線乙太網路或無線 wifi / 4G Lte / Lora

穩態物理機台訊號/動態邊緣機台數據

穩態物理機台訊號

動態邊緣機台數據

IIoT / EDGE IIoT + IPC

IIoT

EDGE IIoT / IPC

數據分類對接顯示/加工運算數據顯示

數據分類對接顯示

加工運算數據顯示

IIoT 監測系統 / 本地主機端 / 可視化數據 / 結果判斷 / 報告 / 規劃 / 優化 / 人機界面 / 戰情室

IIoT 監測系統 / 本地主機端 / 可視化數據 / 結果判斷 / 報告 / 規劃 / 優化 / 人機界面 / 戰情室

雲端 / 虛擬主機:雲端處理層 / 數據倉庫 / 控制決策 / 智慧移動裝置

雲端 / 虛擬主機:雲端處理層 / 數據倉庫 / 控制決策 / 智慧移動裝置

監測環境穩態數據的最佳工具 IIoT

環境對於設備的影響,需要長期監測觀察,而廠房自動化設備已所費不貲,使用者往往希望能夠從其他地方節省預算,又盼能達到同樣效率的解決方法。固德開發的 IIoT 工業物聯網能夠有效提升量測效率,使用者可即時發現與糾正問題,更可藉此省下時間與金錢,節省成本預算。

自由度更高
自由度更高

適用各式感測器

自訂門檻值
自訂門檻值

自行設定門檻值

無線式傳輸
無線式傳輸

降低大量線材費

無上限架構
無上限架構

無限擴增監測點

符合各尺寸
符合各尺寸

適用於各式螢幕

異常發警報
異常發警報

mail、line發報

監測穩態物理/機台訊號 的IIoT

在自動化科技發展中,感測器也持續進行優化與更新,越來越多整合進階運算技術的感測器不斷推陳出新,提供廠房更進階的量測方法。固德將針對不同廠區的長時間運作設備及所需要監測數值的功能,規劃完整量測流程。因應環境設備需求搭配不同型態的感測器,並依據廠區需求規劃傳送資料方式至廠區主機,可即時發送警報,完整監控廠區穩態系統。

物理式:溫度、濕度、壓力、Particle、PM2.5、溫度、濕度、光度、壓力、光度計、光檢測、液位、水檢測等。
機台訊號:計數、感測器、異常紀錄、log、加速度、動作檢測、方位、磁性、電流、電壓等。
目的:藉由感測器收取數值回來後,分類數據,讓使用者可設定門檻管理。
重要特點:
1.邊緣node即解析並傳送物理量(不要送回系統才處理)
2.不斷線設計(雙重保護斷線機制)
3.斷線/警示
4.彈性擴充監測點位
5.支援多種類訊號:0-5V, 0-10V, 4-20mA, modbus RTU, modbus TCP, I²C(Inter-Integrated Circuit), RS485…

temperature 溫度

溫度

humidity 濕度

濕度

pressure 壓力

壓力

light meter 光度計

光度計

light detection 光檢測

光檢測

water detection 水檢測

水檢測

liquid level 液位

液位

accelerometer 加速度

加速度

motion detection 動作檢測

動作檢測

flex 柔性

柔性

activity 行為

行為

pulse counter 脈衝計數

脈衝計數

magnet detection 磁力

磁力

resistance 電阻

電阻

ac aurrent meter 交流電流

交流電流

current meter電流

電流

voltage meter 電壓

電壓

Particle 粒子

粒子

應用於檢測工業安全

工業廠房一再宣導工業安全,但仍然常常會有很多不足的地方。而人員的安全是最重要的問題,廠房除了需要使用良好的工具及適當的安全設備,若是能以自動化監測系統適時發出警示提醒,更能降低工安事故發生的可能性。工業安全與環境監控密不可分,統一檢查標準及建立巡檢保養流程,進而達到廠區安全性提升、降低相關設備異常的非預期風險。

廠房安全管理必須要做到智慧化,主要著重於系統性、即時性、可靠度。而IIoT 工業物聯網可搭載不同感測器,接收多種感測數據並將監測畫面可視化。透過燈號做異常判斷與警示,達到即時了解、遠端監測同時紀錄數據的目的。對於廠房環境即時偵測到異常即刻發送警示,在第一時間以最直觀式的方式提醒作業人員,可有效避免發生工安危險。應用於需要長期監測的系統設備上,能即時了解設備狀態與趨勢圖查看等,讓維修保養人員預測、排程保養時間並可適時發現環境與設備的問題並節省人力的使用。

漏液無線監測系統
漏液無線監測系統

漏液無線監測系統針對廠房漏液室環境變因,搭配完整客製化設計流程及各種感測器、蜂鳴器,可即時監測並傳送警示,讓使用者可於第一時間來實施修補措施,於工業安全應用上可即時避免工安意外的發生並得到實時安全檢測。

氣體無線監測系統
氣體無線監測系統

廠內易燃、有毒氣體,深刻影響廠區公共安全,氣體無線監測系統依照廠區配置可視化介面,系統針對氣體外漏、人員工作區、氣體配置室、氣體流動方向與排風設備等作監測管理。

監測邊緣設備最佳工具 EDGE IIoT

自動化產線設備諸多種類,每種設備、監測項目不同,就需要透過不同感測器或是方式進行監測。雖然精密設備都有內建各項數值監測,例:溫度、壓力等。但實際上這些數值對於使用者來說常常還需要經由工程師撈數據比對數值做判斷,相當耗費人力跟時間。對於各類繁雜龐大的數據,可以透過 EDGE IIoT邊緣物聯網 進行監測,幫助工程師能夠空出雙手作更好、更精準的決策。對於自動化、半導體廠區一直以來最擔心的網路資安問題,EDGE IIoT 能夠就區域網路做傳輸儲存,本地端主機運算,無需上傳雲端運算,進而避免資安問題。

客製化監測
客製化監測

依照監測項目

自訂門檻值
自訂門檻值

自行設定門檻值

本地端運算
本地端運算

資安問題免煩惱

無上限架構
無上限架構

無限擴增監測點

提取重要數據
提取重要數據

只看你想看的

異常發吿警
異常發吿警

mail、line發報

動態邊緣訊號加工運算的Edge IIoT

邊緣運算 韌體級搭配晶片/ 系統級搭配IPC 掌控機械動態

將物理量透過邊緣運算,轉為實際需要監測的項目
如:
溫度+時間因子 → 降溫 / 升溫速率
(當擷取溫度數值訊號時,其實使用者想看到的是溫差)
壓力+時間因子 → 降壓 / 升壓速率
(當擷取壓力數值訊號時,其實使用者想看到的是降壓速率)
機台振動訊號 → 『作動時』振動訊號 → 『作特定動作』振動訊號
(實際要想要看到的是有動作時、特定動作時才收訊號)
位移訊號xN → 水平度 / 傾角
(當擷取位移訊號時,其實使用者想看到的是傾斜角度)

目的:
1.將物理量透過邊緣運算,轉為實際需要監測項目
2.將實際需要監測的數據,自行管理設定門檻管理
3.提取動態(原始資料)特徵值以供優化設備產線

應用於監測晶圓手臂動作品質

韌體級邊緣運算

搭配晶片掌握機械動態

應用於監測晶圓手臂動作品質

半導體廠製程技術相當複雜且精密,晶圓Wafer價值高,小小的設備動作異常,就可能造成大量的廢品、刮片等嚴重損失。因此在所有製程中設備皆需要保持一定的穩定度及可靠性。藉由 EDGE IIoT 邊緣物聯網 監測重要製程設備、掌握設備狀態,來確保產線穩定,才能有效掌握各製程的品質。

應用於監測晶圓手臂動作品質
應用於監測晶圓手臂動作品質



應用於監測設備伺服馬達電流品質

伺服馬達是設備的核心關鍵,高可靠度的電源電流通常會加入短路或過載保護機制,但是重要設備的馬達對於製程中,往往無法停機,因此利用EDGE IIoT 邊緣物聯網 透過監測電流數值來判斷馬達負載量是否過大,並且使用者可訂立門檻值,在異常時即時發送告警,以便及時作最佳決策。

應用於監測設備伺服馬達電流品質
應用於監測設備伺服馬達電流品質

系統級邊緣運算

搭配 IPC 掌控機械動態

應用於長時間監測轉子設備品質

廠房內有大量各式廠牌及不同的轉子馬達設備分布於廠房四週各處,當遇到支援重要設備的轉子設備異常可能就會造成產線的停滯或不良品的產生。利用EDGE IIoT 邊緣物聯網,為不同廠區及形態的轉子設備作統一監測。量測轉子機械非轉動部位的振動量測訊號,來評鑑監測轉子健康狀況,以達到預知保養、提前維護、避免無預警停機的狀況發生。搭配 IMS-PR 馬達轉子巡檢分析儀 建立巡檢地圖,切確掌握轉子設備健康狀況。

應用於監測設備馬達電流品質
應用於監測設備馬達電流品質



應用於週期性生產設備品質監測

對於深切影響產線的重要週期性設備,可根據各式重複性動作機台,例如:機械手臂、衝壓機台等各種週期性生產設備作各別監測,並將數據於 EDGE IIoT 邊緣運算物聯網 畫面統一顯示,建立小型戰情室。能夠有效幫助產線提升 AIOT 智能化競爭、維持產能、產品品質缺陷防禦、提升良率等等。詳細分析可以交給 OLVMS®-ML 機器學習智能監控系統 進行監測,

應用於監測設備馬達電流品質
應用於監測設備馬達電流品質

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IIoT
智能化整合


無限。工業物聯網 IIoT / EDGE IIoT 讓使用者可進一步利用數據化管理產線機台品質來提升產品良率、幫助產線提高效能、避免停機,讓您更有效率地掌控機械設備的健康,進而達到預知保養、延長設備使用壽命、節省保養預算,產業智能化的遠景。

建立專屬智慧戰情室

因應工業4.0智能化趨勢,掌控全廠數據至關重要。數據儲存方式大致上分成兩種,一是上傳雲端,讓使用者可隨時隨地下載或登入查看。二是儲存於本地主機端,工業廠房物聯網系統IIoT大多採取將資訊保存於本地主機端的方式,由企業內部自行管理,主要是由於資安問題影響重大。而固德所提供的工業物聯網,使用者可自由選擇資料儲存方式,可儲存於廠內本地端,也可使用第三方開發者雲端主機或私有雲,自由度業界最高。以LoRa傳輸方式及MQTT通訊協定,讓資訊完整保存。方便企業使用者於廠區內監測整合統一資訊,操作畫面以最清楚簡單的方式呈現給使用者,或是將數據提供給使用者做戰情室串接。而 IIoT 工業物聯網 可統整結合各式線上監測系統作為整廠監測管理,無限制框架、不侷限設備數量,根據使用者廠區環境配置傳輸及儲存資料方式,從廠區環境到機械細部構造皆可全方位監測,大小數據、設備狀態一併統整,規劃專屬戰情室。

設備品質檢測
設備品質監測

・機台狀態顯示
・動作異常發報
・運轉長時間監測

生產品質檢測
生產品質監測

・產線產品檢測
・預先攔截不良品
・生產效率指標

環境/倉儲監測
環境/倉儲監控

・環境溫濕度掌控
・搬運狀態監測
・輸送路線監測

智慧製造戰情室
智慧戰情室

・數據即時顯示
・自訂門檻統一
・保養計畫制定

智慧製造與IIOT

近年來為迎接工業4.0,廠房不斷提高自動化設備的需求,對於廠房環境及設備的掌控更需要能即時監測的工具。利用『IIoT 工業物聯網』經由在設備上所安裝的各式感測器,蒐集大量設備生產及環境相關數據,透過邊緣運算加工分析得知即時運轉狀態,以長時間監測了解設備壽命趨勢,利用數據設定門檻值,並於顯示異常時發出即時告警。還可利用數據分析後的結果改善生產線運作方式、設備與系統的整合,讓廠房產線自動化流程更優化,並進行規劃『設備的預測性維護』切確掌控影響設備與環境變因。

『設備的預測性維護』是多數傳統工業製造領域業者引進工業物聯網的最大原因。對於製造產業來說首要著重於產能,而停機不僅僅只是生產停止,更代表背後將有更大的損失。例如交期延宕、廢品產生等等。因此為了要加速產業轉型並提升產線智能化,工業物聯網被視為重要的起手式。

廠區內的諸多製造裝置設備,利用各式感測器所搜集而來所產生的龐大數據,也需要有能夠解析數據的技術(如:邊緣運算),濾除不必要的資訊,才能夠轉換成為提升技術的寶藏。因此,正確的截取數據、避免錯誤資訊影響、並且透過(機器學習)學習正確數據來印證產線製程穩定度或設備的健康度等。透過工業物聯網能夠達到提升優化產線、預防無預警停機、整合分析整廠數據等等,進而讓廠區設備達到轉型邁向智慧製造。

工業物聯網正在改變著整個工業領域,藉由系統的整合優化,可適時減輕人力負擔並讓設備更有效率地運作,是智能化工廠所必須跨出的第一步。

工業物聯網智能化整合

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