數位化提升人機協同力　
AR應用遠端檢修增韌性

製造現場IT/OT虛實整合系統　邁向智慧應用創新商機

文◎洪羿漣

台灣製造業類別眾多，產品屬性不同，市場競爭樣態差異也頗大，近兩年面對新冠肺炎疫情反覆干擾，長短料、缺櫃、塞港等問題循環上演，再加上全球政經情勢詭譎多變，驅使企業加快發展智慧製造的計畫，藉由物聯網、雲端運算、機器學習與人工智慧（AI），讓資訊科技（IT）與營運科技（OT）相互融合建構虛實整合系統（CPS），從自動化邁向數位化、數位優化，達到智慧化的目標，彈性因應外部環境各種不確定因素。

政府持續推動以「5+2產業創新計畫」輔助產業升級，其中一項為智慧機械，目的是以智慧技術發展智慧製造，提供創新的產品與服務，推動台灣產業轉型升級。日前總統蔡英文在公開場合演講指出，面對疫情衝擊、地緣政治變化以及各國提出2050碳中和目標，台灣更應該朝整合資通訊產業、精密機械產業及智慧製造技術驗證場域，一起組成國家隊，共同拓展市場，讓台灣成為智慧製造整體解決方案的最佳夥伴。

生產現場的虛實整合系統，奠基於國際自動化協會ISA-95（IEC 62264）標準控制系統模型，Level 1到Level 3屬於OT領域範疇，涵蓋生產線必要的感測與控制、資料蒐集與監控（SCADA）、製造營運管理（MOM）、製造執行系統（MES）等應用系統；Level 4到Level 5則為IT領域，企業資源規劃（ERP）、先進規劃排程系統（APS）、商業智慧（BI）、決策支援系統（DSS）等，皆為常見的應用系統。OT與IT相互融合後，可讓技術供應商與生產製造業得以建立統一溝通語言，人與機器皆依據標準資料格式交換訊息，進而基於大數據訓練機器學習演算模型分析輔助，提高產線生產力、產品良率，滿足少量多樣的訂單需求。

善用藍湖新策略厚植智慧化DNA

台灣製造產業結構大多為水平分工，清華大學工業工程與工程管理學系講座教授簡禎富觀察，近幾年紛紛以工業3.5、工業4.0為發展目標，實際上產業鏈上下游發展速度存在落差，遭遇到的障礙也不盡相同，或可仿效指標性企業，先著手引進新興資訊科技技術建構虛實整合應用，以建構決策型組織，運用「藍湖策略」提高競爭力。對多數企業而言，智慧製造的意義除了生產現場的變革，產品銷售管道亦須跟進，仰賴上下游供應鏈協同合作共同來實踐。問題是，現階段仍有許多企業仍沿用以往管理模式，凡事須經由高階經營層會議協調最終決議，再交辦相關部門執行。

簡禎富認為，供應鏈的協同合作理應轉換為平台方式，按價值的來源規劃組織架構，也就是依照PDCCR（Pricing-Demand-Capacity-CapEx-Cost-Return）架構規劃，提高少量多樣生產能力，並且持續優化資源配置，由科學數據引導執行方向。而協同合作平台則可釐清整體生產線工作流程，減少人工操作無效率的環節，讓執行任務變得更透明，藉此降低決策複雜度。

他提出「藍湖策略」用意是讓企業專注於自家擅長的技能，把藍海碎形化為藍湖，透過客製化、新興資訊科技與自主研發提高競爭力，讓更多企業成為隱形冠軍，打造藍湖聯盟生態系統，以「高築牆、廣積糧、緩稱王」維持高毛利率。

延燒超過兩年的新冠肺炎疫情，成了各行各業數位轉型的催化劑。PTC參數科技資深技術經理郭育良引述IDC發布2021年全球數字化轉型預測，儘管2020年新冠肺炎全球大流行導致各地區相繼封城、停班，數位轉型投資至2023年仍維持15.5%的年複合成長率（CAGR），預計投資金額將接近6.8兆美元。細究具體投資項目，郭育良指出，可參考麥肯錫（McKinsey）於2021年針對上千名各行業高階主管進行線上問卷調查統計，關注的議題首要是採用雲端平台（21%）；其次是為現代運行架構引進主流IT技術（21%），例如Python語言、TensorFlow框架等，而非傳統的.NET、Java開發模式；第三是藉由數據中台解決資料穀倉問題（20%）。

「對於製造業而言，投資報酬率（ROI）最高的當屬數據中台，讓應用系統的資料可依據工作流程進行整合串連。過去應用系統彼此之間整合主要透過中介軟體，未來趨勢是改採用平台來串連所有資訊，達到協同合作提升營運效率的目的。對此，PTC Digital Thread正可提供協助。」郭育良說。

PTC Digital Thread理念在於了解應用架構的服務、運行流程、操作人員彼此之間的關係，透過即時同步資訊處理，建立一致性、推動協同合作，讓不同角色的工作者可獲得最新資訊，提高生產力。郭育良以實際應用案例說明，德國福斯集團的旗下子公司Skoda，本就是PTC客戶，增添部署Digital Thread，藉此串連工廠生產流程。Skoda的多家車廠分佈在捷克地區，導入PTC Digital Thread平台目的是彙整所有生產線的資料，讓沖壓車門、生產引擎等工廠以簡單拖拉方式自製儀表板進行監控，大幅降低撰寫程式碼的繁雜程序。

資料統一彙整後，可進一步引進數位分身（Digital Twin）解決方案，採用Vuforia平台開發擴增實境（AR）應用場景，讓工程師遠端監控設備機台運行狀況。例如工具機製造商，過去為整機銷售，當歐美客戶有維修需求，則指派工程師差旅到客戶端工廠操作執行，自從新冠肺炎疫情爆發以來，邊境管制嚴格根本無法差旅，須改為遠端檢修，PTC既有的技術即可協助實踐，把工具機需維修的零組件相關資訊整合到Vuforia平台，未來機械設備送到客戶端工廠時，只要透過擴增實境應用，即可逐步引導現場工程師執行零件拆卸與安裝。