20世纪起,先进国家如美国在强劲市场推动之下,生产自动化进入快速发展阶段,但在近几年,随着控制技术的不断进步和完善,作为一个独立的工业自动化产品,控制系统已成为一项成熟的技术,在自动化产业中占有相当重要的地位;而近年整合包括生产决策、整合制造、友善人机、节能环保加工及全球化生产决策,「智慧制造」成为工厂自动化的重要趋势,其中控制技术亦在其中扮演主要关键角色,加上整合控制与视觉技术的应用,以及工业机器人的蓬勃发展,产业自动化系统已成为未来先进「智造」的核心。
包括新一代智慧型手机、平板电脑等消费电子产品的制程上,个个都需要成千上百道工序才能组装完成内部数百个零部件,加上代工厂商势必大批量生产,要想全部由机械人代劳而投资的金额与时间,恐怕所费不赀,也因此越复杂的生产流程且需要越简单之操作,皆须透过直觉式设计和视觉化介面;而人眼视觉对相对讯号动态范围较大,机器视觉透过照相镜头和软体,则可弥补人类视觉的极限。
近年来,制造业面临的竞争日趋激烈,消费者的胃口瞬息万变,造成产品生命周期愈来愈短,客制化产品日趋多样,制造成本亦跟着难以控制,加上更加复杂的其他因素变项,使得厂商必须随时面对不稳定的订单、少量多样的生产及生产良率的控制等相关问题,如何从中找出一个能够同时提升生产力及竞争力的关键策略,成为厂商有志一同的关切方向。
整合系统 建构智慧化首要重点
智慧工厂的设计,主要是因应产线测试的复杂性,如何智慧地快速整合机器视觉和马达控制及其他周边设备,替代人工辨识、劳动作业,尤其针对厂内整合不同品牌设备整合之需求,无疑是现今自动化技术的最重要环节。
厂商观察,由于更高速的CPU 核心已不敷使用,嵌入式系统的设计工程师开始结合异质的处理元件,以进一步满足应用需求,加上愈来愈多的企业开始采用纳入了成本利益分析的全面性方案,同时还考虑到弹性与风险等要素。数位技术改变了能源的运用、移动、控制及储存方式;除此之外,在弹性考量上,许多设计团队舍弃了大型的专业团队改为小型团队,致力于将专业能力转换为实际创新,而原本用于大型消费型装置的技术,现在也能搭配新一代智慧型嵌入式系统,让系统更为多元化整合。
另一个趋势,则是单一设备的智慧化。以视觉装置为例,透过智能引导视觉技术整合学习的技术,视觉系统会学习良品如色调或脏点等各类误差,透过「识别与学习到良品相同」的数据整合,当遇到与学习到的工件不同时,就可直接判断为不良品的模式,这样的技术可以排除传统视觉软体系统的不稳定要素。这种「可自我思考」的检测工具,将会是后续视觉系统发展的主要趋势,这类设备最适宜运用在已上线的产线上,可直接导入增加产品生产的可靠度,但无须更改产线设备的其他架构,对终端使用者而言,可说具有相当的吸引力。