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智能制造 (Smart Manufacturing) 和智慧企業(yè) (Smart Enterprise) 是數(shù)字化的高級目標。為了實現(xiàn)智能制造和智慧企業(yè)，除了需要將工廠內(nèi)部的各類環(huán)境、安全、生產(chǎn)和檢測設(shè)備的運作狀態(tài)及重要參數(shù)實時收集起來之外，還需要將相關(guān)數(shù)據(jù)與公司內(nèi)部不同的IT系統(tǒng)如制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES)、企業(yè)資源規(guī)劃 (ERP)、第三方IT服務(wù) (3rd party IT service) 進行互相通信和交流。然而，OT (運營技術(shù)) 與IT (信息技術(shù)) 之間一直以來各自獨立擁有不同的產(chǎn)業(yè)知識 (domain know-how)，這造成了溝通的斷層，進而影響了數(shù)字化信息的串接。因此，如何讓OT端的數(shù)據(jù)可以快速且簡單地被串接到IT系統(tǒng)，同時IT的信息可以順利地被OT端接收，儼然已經(jīng)成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新議題。
項目挑戰(zhàn)/目標
此案例是某電子元件制造商，其工廠內(nèi)有各種不同制程的生產(chǎn)及檢測設(shè)備資料需要整合。生產(chǎn)端的資料整合后，客戶希望可以建立一個小型控制室，實時呈現(xiàn)工廠環(huán)境安全信息、生產(chǎn)信息（如產(chǎn)出數(shù)量、良率等）及設(shè)備運作情況（ 如稼動率、產(chǎn)能利用率、直通率等）。這樣可以讓決策者以視覺的方式一目了然地了解訂單的執(zhí)行狀況與生產(chǎn)設(shè)備的運作情形。
接下來是與IT系統(tǒng)的整合，客戶希望收集到的資料可以基于不同的目的，分別同時傳送至兩個不同的IT系統(tǒng)：一是連接至公司內(nèi)部的MES/ERP數(shù)據(jù)庫，用來預測目前訂單預計完成時間以利于即時調(diào)整生產(chǎn)排程，提升設(shè)備產(chǎn)能利用率；二是連接至各分區(qū)的Edge Server，在Edge Server使用第三方AI模塊來進行設(shè)備運行數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)分析，期望利用即時AI分析來立即優(yōu)化設(shè)備生產(chǎn)參數(shù)，進而提升生產(chǎn)直通率。
項目挑戰(zhàn)
- 整合各類不同品牌的控制器
- 達到即時生產(chǎn)監(jiān)控 & 即時生產(chǎn)效率計算
- 提供低成本且簡易之控制室可視化
- 與 MES/ERP 數(shù)據(jù)庫互相串接
- 整合第三方 IT 之 AI 服務(wù)
解決方案概述
北爾電子X2智能人機在不更換控制器且不改變設(shè)備控制器程序的前提下，順利整合不同制程的生產(chǎn)及檢測設(shè)備資料，成功地將控制器內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和參數(shù)收集起來。不論客戶機器內(nèi)部的控制器是何種品牌的PLC，北爾電子X2智能人機支持市場上超過95%的控制器通訊協(xié)議，此案例中，客戶部分的設(shè)備不需要有控制屏幕，也可選用BoX2 Gateway。北爾電子X2智能人機與BoX2 Gateway皆使用相同的軟件（iX Runtime），替換使用上沒有問題，讓客戶在使用及安裝上更有彈性，同時也更節(jié)省成本及安裝所需的空間。
北爾電子X2智能人機可以實時視覺化地呈現(xiàn)生產(chǎn)情況并生成生產(chǎn)報表。除了基本的OT資料收集功能外，北爾電子X2智能人機可以立即以視覺化的方式在線實時更新生產(chǎn)狀況，讓操作人員能夠以直觀的方式看到生產(chǎn)結(jié)果。生產(chǎn)完畢后，也能生成實時報表（CSV/PDF）供工廠生產(chǎn)檢討使用。北爾電子X2智能人機本身內(nèi)建C# script，可以利用C# script計算出稼動率、良率、直通率等。生產(chǎn)線的管理者能夠在生產(chǎn)的同時即針對當次生產(chǎn)的良率做實時的監(jiān)控，這樣一來，一旦發(fā)現(xiàn)不良率有偏高的情況，產(chǎn)線管理者可立即找出問題、做出修正，以降低后續(xù)的檢測及維修成本。
北爾電子X2智能人機內(nèi)的軟件iX Runtime是X2智能人機的標準配置，同時客戶也可以單獨將iX Runtime安裝在使用PC/Edge Server上使用。在此案例中，客戶只需要一個小型的控制室，如果采用市面上的SCADA軟件，不僅價格昂貴、且需要高度定制，而且還需要編寫程序才能與IT系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫做整合 。最終客戶采用北爾電子iX Runtime，并將其運行在Windows 10的PC上作為Lite SCADA使用。iX Runtime本身內(nèi)建多種的向量圖形、趨勢圖、對象、分析圖，客戶可依照自己的喜好做設(shè)置，即使要變更或優(yōu)化設(shè)置，也僅需通過勾選新圖形即可執(zhí)行，不需要再投入人力重新設(shè)計。
北爾電子X2智能人機除了內(nèi)置豐富的控制器驅(qū)動程序之外，針對IT系統(tǒng)常用的通訊協(xié)議，如Modbus、OPC UA Server、OPC UA Client、MQTT和Rest API也都內(nèi)建在系統(tǒng)內(nèi)。通過北爾電子X2智能人機將資料收集起來之后，客戶通過OPC UA將資料傳送到Edge Server，Edge Server端安裝了iX Runtime及第三方AI模塊。第三方AI模塊針對設(shè)備運行數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)分析，得到的結(jié)果可以進行優(yōu)化設(shè)備生產(chǎn)參數(shù)，進而提升生產(chǎn)效率。
北爾電子X2智能人機也可以通過Modbus、OPC UA Server、OPC UA Client、MQTT或Rest API與公司內(nèi)的MES / ERP系統(tǒng)對接。關(guān)于生產(chǎn)相關(guān)信息如上線排程、生產(chǎn)數(shù)量、良率等可以同步至辦公室 。除此之外，我們還預留了一個自動派單生產(chǎn)的功能讓客戶未來可以導入。北爾電子X2智能人機由于可以同時串接OT與IT，作業(yè)人員在收到工單信息后，可以利用barcode scanner掃描工單單號進入X2，X2會自動連接MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，然后將生產(chǎn)配方、參數(shù)直接顯示在X2上，作業(yè)人員只需要核對工單單號，按下確認鍵即能將生產(chǎn)配方寫入到控制器，機器設(shè)備即可開始生產(chǎn)。如此一來，客戶在生產(chǎn)上時，可減少制程上的溝通時間、針對生產(chǎn)提前準備、降低手動輸入操作錯誤、進而提升生產(chǎn)效率。當然生產(chǎn)信息也會如同之前所描述直接傳遞至Edge Server給AI module、控制室與MES / ERP系統(tǒng)。
此次的案例，客戶給予了極度正面的肯定，因為整個工廠的數(shù)字化無論是OT端還是IT系統(tǒng)，可以集中在同一硬件和同一軟件上，不需要額外采購大量備品。如此一來可以讓OT端設(shè)備與IT系統(tǒng)的信息快速串聯(lián)，不需要經(jīng)過額外的轉(zhuǎn)換或架接。也因為使用同一系統(tǒng)，公司不需要雇用各類不同的軟件人才來做數(shù)字化整合，節(jié)省公司很大的成本及時間。進一步要結(jié)合第三方的AI模塊時，也可以共用北爾電子X2智能人機硬件節(jié)省了額外的硬件成本。在數(shù)字化的過程中，經(jīng)營管理者往往無法了解投入的成本會有什么樣的收益，利用北爾電子X2智能人機的可視化功能，可以讓經(jīng)營管理者無需采購昂貴的SCADA軟件，就可以享受高規(guī)格的視覺化信息，清楚且明白公司運作效率及運營表現(xiàn)。
為什么選擇北爾電子？
- 北爾電子X2智能人機支持各種控制器。在不更換控制器且不更改控制器程序的前提下，可以快速收集生產(chǎn)資料。
- 北爾電子X2智能人機支持C# scripting，針對特殊的需求，可以利用C#進行定制，使用起來更有彈性且友好。
- 北爾電子X2智能人機支持多種IT通訊協(xié)議，例如：OPC UA Server、OPC UA Client、Rest API、MQTT。可以很方便地將OT資料與公司內(nèi)部IT系統(tǒng)（MES / ERP）架接。
- 北爾電子X2智能人機擁有豐富的向量可視化圖庫，經(jīng)營管理者可以通過可視化清楚地了解運營表現(xiàn)。
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