【活動報導】5G X 工業4.0 打造一流智慧工廠!

作者:謝涵如

工業4.0帶動產業智慧生產,已成為全球製造業發展的趨勢。且隨著5G世代到來,智慧製造結合5G網路大頻寬、大連結、超低延遲特性,能讓產線具備更敏捷、更彈性的生產能力,有效提高生產效率,創造更多商機。

當5G遇上工業4.0,能迸出什麼精彩的火花?本次的5G技術線上交流會邀請兩位專家,從他們各自的專業領域出發,帶領觀眾一探究竟。

5G網路解決機器通訊問題

「當工廠中有多個機器人、多個物聯網,同時在運作上傳資訊時,網路速度不夠快是最棘手的問題,這時就需要5G上場解決。」台科大工業4.0實作中心梁書豪助理教授,一針見血點出5G網路在工業4.0中的必要性。

未來工業中機器運作的型態,必然會從傳統的由人對機器下命令,進化成更快速更高效率的機器對機器直接下命令。而大量機器對機器的溝通,就需要極度可靠的低延遲通訊來支持。5G網路能連結更多的設備,同時具有更快的連線速度及更大資料傳輸量,以及更低的電力消耗和更小的訊號延遲。此外,還有一個最直觀的優勢 — 降低傳統網路布線的成本及維護費用。

5G的連線速度更快、多裝置連結及低延遲特性,能讓工廠機台間的通訊更快速、即時且穩定。如今市場對於客製化、少量多樣的產品需求越來越大,要想快速製作出不同的產品,產線設備必須具備人工智慧,而大量的資料運算處理需求就需要5G網路的幫助。

AR擴增實境的工業應用方面,同樣需要及時處理大量資訊的能力,若能結合AR眼鏡及5G零延遲的特性,可為維修人員快速提供輔助或指引資料,就能提升維修效率,減少出差錯的機率,同時降低工安意外發生的可能。

5G網路技術在工業4.0中的應用契機

要談5G在工業4.0的應用契機,得先從從工業4.0的技術要點談起。梁書豪指出,工業4.0主要使用的技術是網宇實體系統(cyber-physical system),也就是將資訊科技(IT)與運營科技(OT)相結合的技術,透過大量數據蒐集及分析,達成工場智慧化。

「工業4.0的主要特色為讓設備能傳輸大量、即時的訊息;機器能直接對機器下指令,不必再透過人;以及透過大數據分析讓系統不斷優化。」

以工廠的機械手臂為例,若是直接把機器手臂裝在CNC上,那麼10台機器就必須安裝10隻手臂,CNC的運作需要時間,這樣做相當不符合成本效益。然而若把機械手臂裝在AMR(Autonomous Mobile Robot,自主移動機器人)上,就必須有穩定、高速的網路來進行通訊,才能讓AMR能在高速移動的狀況下遇到障礙物也能及時反應。

「未來的機器人,能做出『類人類』的反應。」梁書豪表示,透過5G輔助的機器人,藉由對大數據的處理能力,及彼此間零延遲的通訊,未來將能夠做出「遇到火災會自動躲避」等類人類的反應,讓工廠在自動化、無人化方面更上層樓。

5G網路的特性,能解決許多目前工業智慧化時遇到的難題 。(圖片來源:Industrial 5G – The Wireless Network of the Future

5G結合室內定位實踐智慧工廠

「使用外送平台訂購餐點時,根據外送員即時的定位資訊來估算下樓取餐的時間,就是室內定位技術的展現。」以提供室內定位為主力技術的獵戶科技執行長柯承祐,向來賓介紹最常見的室內定位應用。

除了外送員的定位,對於工廠業主而言,他們更關心的是能否透過即時、精準的室內定位技術,針對公司員工進行定位,進而判斷他們是否有準時在工作崗位上工作,或者是否在危險區域停留過久時間等等,這些定位數據,都與企業的營運狀態息息相關。

此外,疫情期間特別重視社交距離及確診個案足跡等防疫資訊,也能透過定位來監測與記錄。例如公司只要有員工確診,就能立即調閱他過去幾天的定位資料,進而確認他與誰有過近距離的接觸,達到防堵疫情的效果。

柯承祐表示,目前獵戶科技所開發的混合型定位技術,由九軸感測器為基礎的慣性定位搭配無線訊號特徵定位法,並導入5G技術讓定位更即時。

以九軸感測器為基礎的慣性定位技術,成功克服傳統慣性定位的高累積誤差缺陷,提升51%精準度。無線訊號特徵定位則採用自創的AI 運算模型,降低定位成本與提高精確度。由於定位必須透過網路回傳,5G網路零延遲的特性能更精準快速地把每一次移動都記錄到數據中。

目前獵戶科技的定位技術,已應用在工廠產能、產線的改良,工廠安全管理,災害引導等方面。例如台灣有許多高風險的石化產業與鋼鐵產業,如果能透過定位紀錄工人待在鍋爐等高風險區域的時間,並且及時發出警示,就能有效避免工安意外的發生,落實工業4.0的目標。

此外,定位技術還能應用在AMR機器人上,利用定位技術幫助它們更精準的移動,只要搭載各式應用模組,就能應用在不同的情境,實現智慧工廠的藍圖。

獵戶科技與中華電信合作,聯手推出5G網路加值服務。(圖片來源:獵戶科技)

小結

5G網路所具備的快速、低延遲等特性,讓過去許多工業智慧化時遭遇的難題看到解決的曙光,成為了工業4.0強勁的助力,為智慧工廠上最後一哩路。期望未來5G技術能越來越成熟,幫助更多工廠優化產線,減少工安意外,達成智慧製造的終極目標。

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謝涵如

Author: 謝涵如

喜歡窩在自己的一方世界裡寫作閱讀,也喜歡四處旅遊找驚喜,希望能多接觸學習各種知識,從中拼湊出世界的全貌。

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