将工廠内的(de)各式設備連結在一起，鋪設神經系統、即時(shí)汲取所有資訊，實現工廠活動的(de)可(kě)視化(huà)，亦即讓所有活動透明(míng)可(kě)見。
智能工廠就是用(yòng)網路連結各處，管理(lǐ)工廠一切大(dà)小事
這(zhè)樣的(de)定義乍看之下(xià)有些抽象，以下(xià)再講得(de)更具體一些。
所謂的(de) 智能工廠， 就是借助實現以下(xià)兩件事
1. 将工廠内的(de)各種設備連結成網路
2. 從各種不同的(de)角度取得(de)與管理(lǐ)點的(de)裝置有關的(de)數據
力求
1. 工廠内部種種活動資訊的(de)可(kě)視化(huà)
2. 資訊與資訊間因果關系的(de)明(míng)确化(huà)
繼而采取必要的(de)行動，把諸如此類的(de)事項做(zuò)得(de)更好 ：
提升品質管理(lǐ)能力；删減包括間接部門在内的(de)管理(lǐ)成本；二氧化(huà)碳減量／節能；改善現金流量；且是做(zuò)到超出人(rén)類管理(lǐ)能耐的(de)層次。就是這(zhè)樣的(de)一個(gè) 次時(shí)代的(de)工廠經營概念 。
接下(xià)來(lái)，我們一起看看智能工廠的(de)細部資訊。
既有工廠缺乏資訊整合性、浪費時(shí)間資源
在既有的(de)工廠裏，工廠内的(de)設備以及 MES 等系統，在功能上都是各自獨立的(de)系統。由于機器設備的(de)供應商不同、負責人(rén)不同等因素，無論在技術上或是在組織上，都沒有整合在一起。一旦各系統之間需要合作，或是必須共享超出人(rén)員(yuán)負責範疇的(de)資訊時(shí)，隻能透過各系統産出的(de)報告，以及下(xià)載自各系統的(de)數據，以實際經由人(rén)手轉交的(de)實體形式，滿足系統間合作與分(fēn)享資訊的(de)需求。
但資訊的(de)共享隻要經過人(rén)的(de)手，就無可(kě)避免會因爲需要處理(lǐ)時(shí)間而産生時(shí)間落差。傳遞資訊的(de)人(rén)員(yuán)，被迫有許多(duō)後續作業必須完成，而且對(duì)提供資訊的(de)一方來(lái)說，要是自己得(de)不到好處，他(tā)們也(yě)不會把資訊丢出來(lái)。
這(zhè)會導緻需要資訊的(de)人(rén)，連自己到底有沒有掌握資訊，都搞不清楚。更别說要借助分(fēn)享彼此的(de)資訊解決問題，或是設想出足以提升作業效率的(de)新手法了(le)，幾乎無法期待能做(zuò)到這(zhè)樣的(de)事。
若以人(rén)的(de)身體來(lái)比喻，就像是一種手指、四肢、眼睛、耳朵、大(dà)腦(nǎo)，全都隻照(zhào)自己的(de)步調在運作的(de)狀态。就算(suàn)大(dà)腦(nǎo)想要向右走，可(kě)能得(de)花上好幾天，腳才會往右移動。就算(suàn)腳受傷，可(kě)能得(de)花上好幾天，大(dà)腦(nǎo)才知道這(zhè)件事。就是類似這(zhè)樣的(de)情形。
智能工廠就像工廠有個(gè)統一大(dà)腦(nǎo)，不會手跟腳得(de)到的(de)資訊不同
相較之下(xià)，在智能工廠裏，屬于同一階層的(de)部門或設備之間自不在話(huà)下(xià)，就連在分(fēn)屬于上下(xià)階層的(de)狀态下(xià)，依然能夠透過網路，機動地交換資訊。在智能工廠裏，完全不存在任何部門之間或設備供應商之間的(de)隔閡。
這(zhè)和(hé)一九九〇年代發生的(de)企業資訊系統的(de)開放化(huà)，是一樣的(de)狀況。
過去，不同廠商生産的(de)個(gè)人(rén)電腦(nǎo)之間，無法彼此連接。要讓個(gè)人(rén)電腦(nǎo)與商用(yòng)電腦(nǎo)連線、合作，簡直是癡人(rén)說夢。但現在辦公室裏的(de) CPU（中央處理(lǐ)器），包括影(yǐng)印機在内，彼此連線已經是理(lǐ)所當然。同樣的(de)，工廠裏的(de)各種設備，也(yě)将彼此連線。
隻要透過網路彼此連線，既能大(dà)幅縮短時(shí)間落差，原本必須仰賴工作負責人(rén)的(de)資訊共享，以及從組織的(de)角度共享與活用(yòng)資訊，都會變得(de)更爲容易。
屆時(shí)，大(dà)腦(nǎo)的(de)思考會馬上傳達給四肢，四肢感受到的(de)一切，也(yě)會馬上傳達給大(dà)腦(nǎo)。
怎麽樣才算(suàn)是一個(gè)智能工廠？
智能工廠是一個(gè)伴有具體“機制”的(de)概念。此一“機制”的(de)核心部分(fēn)，主要是以「資訊系統」的(de)樣貌呈現。
不過，要請各位注意的(de)是，這(zhè)裏講的(de)“資訊系統”是一個(gè)新概念，它不同于在制造業已日漸普及的(de) ERP 類的(de)“資訊系統”、在制造第一線活躍的(de)工廠自動化(huà)設備等“控制系統與機器人(rén)”，或者是用(yòng)于讓全公司溝通(tōng)的(de)群組軟體等“資訊系統”。
那麽，智能工廠的(de)系統究竟必須具備何種特征，才能成爲智能工廠呢(ne)？以下(xià)我們分(fēn)别探討(tǎo)。
最頂層是工廠管理(lǐ)系統，這(zhè)裏處理(lǐ)的(de)是工廠經營時(shí)需要的(de)資訊。包括财務資訊在内，有 KPI（Key Performance Indicator，關鍵績效指标）之稱的(de)經營指标，乃至于二氧化(huà)碳減量等企業承擔社會責任時(shí)必須關注的(de)指标，都歸在這(zhè)裏。
往下(xià)一個(gè)階層就是所謂的(de)基礎系統。這(zhè)些基礎系統是由 ERP 所涵蓋的(de)部分(fēn)，以及個(gè)别套裝軟體或各公司獨自打造的(de)系統等所構成的(de)。
接著(zhe)在下(xià)一層當中有 MES，其下(xià)層又設有 SFC。此外，針對(duì)資源（電力、熱(rè)力、水(shuǐ)）等基礎架構系統，也(yě)力求透過網路收集數據。
那麽，就來(lái)詳細看看各項目。
控制類系統與資訊類系統的(de)合作
我再強調一次，智能工廠裏的(de)大(dà)前提是，利用(yòng)網路，把現存于工廠的(de)各種工廠自動化(huà)機器、設備、電力等基礎架構、單獨的(de)管理(lǐ)系統等，都串連起來(lái)。而且，這(zhè)些資訊不是隻用(yòng)在生産第一線而已，還(hái)必須傳輸到以掌管生産資料的(de) ERP 爲首的(de)基礎系統，以及經營高(gāo)層用(yòng)于做(zuò)決策的(de)資訊系統，再予以活用(yòng)。
若以專業術語來(lái)講的(de)話(huà)，其實就是讓“控制類”的(de)電腦(nǎo)系統，和(hé)“資訊類”的(de)系統連上線。那麽，這(zhè)些以“控制類”稱之的(de)系統，是什(shén)麽樣的(de)系統呢(ne)？
所謂“控制類”的(de)系統，正如其名稱所示，就是“用(yòng)于控制機器的(de)電腦(nǎo)”。代表性的(de)有名爲 PLC 的(de)機器。
PLC 是一種小型電腦(nǎo)，其内部裝有微處理(lǐ)器，這(zhè)點和(hé)一般電腦(nǎo)相同，但它所使用(yòng)的(de)語言是把電氣回路符号化(huà)而來(lái)的(de)，因此 PLC 的(de)程序設計必須由擁有特殊知識的(de)電氣技術人(rén)員(yuán)來(lái)做(zuò)，一般電腦(nǎo)程序設計師是做(zuò)不來(lái)的(de)。PLC 原本是由過去在汽車制造等自動化(huà)系統中使用(yòng)的(de)“繼電器裝置”發展而來(lái)的(de)。
所謂“繼電器裝置”，是一種能因應可(kě)切換開啓／關閉之類的(de)動作開關、裝置實際處理(lǐ)的(de)數量，或者電力機器等設備的(de)狀态，輸出控制用(yòng)的(de)電氣訊号，借以控制機器的(de)裝置。一台 PLC，可(kě)以代替數千個(gè)繼電器裝置。
由于 PLC 是一個(gè)向工廠自動化(huà)的(de)機器與設備傳達命令的(de)系統，其穩定性與精準性就格外受到重視。此外，設備的(de)運轉控制，在安全上極爲重要，因此它必須達到的(de)反應速度，也(yě)就是系統的(de)處理(lǐ)時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比主要由人(rén)類使用(yòng)的(de)資訊類系統來(lái)得(de)快(kuài)。
順帶一提，在作業系統方面也(yě)一樣，PLC 使用(yòng)的(de)不是一般用(yòng)于個(gè)人(rén)電腦(nǎo)上的(de)那種作業系統，而是名爲“即時(shí)作業系統”（RTOS, Real-Time Operating System），可(kě)同時(shí)處理(lǐ)多(duō)項任務，還(hái)能夠确保在一定時(shí)間内回應的(de)作業系統。
近年來(lái)，導入 MES 系統的(de)企業也(yě)變多(duō)了(le)。嚴格來(lái)說，它雖然不算(suàn)是“控制類”系統，但可(kě)以定義爲，把“資訊類”與“控制類”系統之間缺少的(de)連系補上的(de)“資訊系統”。MES 的(de)主要功能在于，把來(lái)自于 ERP 的(de)生産計畫(huà)，轉換爲更符合制造第一線實際狀況的(de)“制造指示”，并予以管理(lǐ)。
MES 在設計上也(yě)有透過 PLC 取得(de)數據、協助品質管理(lǐ)的(de)用(yòng)意在。但必要數據隻有一部分(fēn)是以透過網路取得(de)爲前提，其他(tā)資訊則是透過輸入終端，以人(rén)工手動輸入的(de)方式取得(de)。
綜上所述，在今後的(de)智能工廠裏，工廠自動化(huà)設備主要是透過三種形式與資訊類系統取得(de)連線。
1. 直接取得(de) FA 設備的(de)資訊
2. 收集來(lái)自 PLC 的(de)資訊
3. 收集 MES 的(de)資訊
這(zhè)三種無論哪一種，前提都是實際透過網路的(de)連結自動取得(de)資訊。相關技術的(de)細節，我會在下(xià)一項中介紹。
此外，雖然 FA 設備、基礎系統、工廠管理(lǐ)系統連成了(le)一個(gè)網路，但還(hái)是必須明(míng)确區(qū)分(fēn)是控制類還(hái)是資訊類系統，分(fēn)别予以管理(lǐ)與使用(yòng)。若爲資訊類系統，就算(suàn)因爲網路的(de)擁塞等因素，導緻資訊延遲若幹時(shí)間才收到，問題也(yě)不大(dà)；但如果是控制類系統，資訊的(de)延遲就可(kě)能引發嚴重問題。
标準接口之采用(yòng)
既有的(de)制造設備，把大(dà)量的(de)系統建構工作，發包給特定設備建置供應商處理(lǐ)，是一種理(lǐ)所當然的(de)做(zuò)法。該承包商在建構系統時(shí)，采用(yòng)了(le)自己最熟悉的(de)的(de) FA 設備廠商的(de)接口，而變得(de)不容易與采用(yòng)其他(tā)接口的(de)系統合作。之所以會這(zhè)樣，也(yě)是因爲各式設備的(de)界面沒有标準化(huà)，承包的(de)供應商很難單憑一己之力，建構出能夠讓不同設備間交換資訊的(de)功能。
但在智能工廠中，PLC 與 FA 設備基本上都采用(yòng)标準接口。工廠内的(de)各式設備，就能夠透過網路交換資訊了(le)。标準接口的(de)采用(yòng)，是智能工廠這(zhè)個(gè)概念的(de)一大(dà)原則。
不同設備各有不同的(de)使用(yòng)目的(de)，所需要的(de)規格也(yě)很多(duō)樣化(huà)，不可(kě)能全部都做(zuò)成通(tōng)用(yòng)式的(de)規格。不過 PLC 以及組件未來(lái)可(kě)以想見會急速走向通(tōng)用(yòng)化(huà)。一旦走上通(tōng)用(yòng)化(huà)，建構系統的(de)知識技術就可(kě)能标準化(huà)，變得(de)可(kě)以分(fēn)享與再利用(yòng)。
企業用(yòng)戶在推動智能工廠時(shí)，必須充分(fēn)探討(tǎo)要如何制定自己公司的(de)标準化(huà)方針。因爲，這(zhè)一點正是決定未來(lái)投資績效好壞的(de)重要因素。關于标準界面，後面我會詳加介紹。
日志數據的(de)儲存與轉換爲 KPI
FA 設備的(de)數據，本來(lái)就是以很精細的(de)單位在處理(lǐ)與管理(lǐ)的(de)。不消說，在短短的(de)一秒鐘(zhōng)時(shí)間裏，機器就已經下(xià)了(le)好幾個(gè)判斷，處理(lǐ)了(le)好幾件事。但就算(suàn)把 FA 設備連成網路，将這(zhè)樣的(de)數據抓到資訊系統裏，對(duì)人(rén)類（管理(lǐ)者）來(lái)說，這(zhè)麽巨細靡遺的(de)數據，還(hái)是可(kě)以清楚地畫(huà)分(fēn)爲有意義與無意義兩大(dà)類。
雖然說是即時(shí)，但對(duì)于機器的(de)所有即時(shí)動作，管理(lǐ)者并沒有必要全部掌握。把控制類的(de)數據給資訊化(huà)的(de)用(yòng)意，就是要把原本隻是陳列出來(lái)、不具任何意義的(de)數字，轉換爲具有意義的(de)切入角度或是單位，再予以管理(lǐ)。
舉個(gè)簡單的(de)例子說明(míng)好了(le)。假設想知道電力消費的(de)狀況，而感測器是以秒爲單位把數據傳過來(lái)的(de)。那麽，如果要問，以秒爲單位的(de)耗電數據，對(duì)管理(lǐ)階層來(lái)說，是否有意義？一般來(lái)說，是沒有意義的(de)。就算(suàn)看再多(duō)以秒爲單位的(de)數據，一方面很難判斷數據好壞，也(yě)無法采取任何行動（除非數字很明(míng)顯異常，那就有意義了(le)）。對(duì)管理(lǐ)階層來(lái)說，需要的(de)應該是“生産一件或一個(gè)批量的(de)特定産品，需要耗費多(duō)少電力”，或是“待機時(shí)與高(gāo)峰時(shí)耗費的(de)電力”吧。
總之，感測器按秒傳來(lái)的(de)數據，不要隻是直接儲存起來(lái)，而是要轉換爲能夠活用(yòng)的(de)管理(lǐ)資訊，再儲存起來(lái)。或者，也(yě)可(kě)以把儲存起來(lái)的(de)數據，定期透過批次處理(lǐ)等方式，轉換爲管理(lǐ)階層需要的(de)形式，儲存于資料庫中。
更重要的(de)事情是，不要把每種數據當成單項數據（像是各設備耗費的(de)電力）儲存，應該要根據預先定義好的(de)資料模式，把相關數據（制造訂單編号、測定時(shí)刻等）加進來(lái)一并儲存，好讓應用(yòng)程序能夠活用(yòng)這(zhè)些數據。這(zhè)可(kě)說正是智能工廠的(de)精髓所在。
讓事業能夠成功的(de)重要企業活動，稱爲「關鍵成功因素」（KSF）；實際用(yòng)于管理(lǐ) KSF 的(de)數字指标，稱爲「關鍵績效指标」（KPI）。從經營階層到第一線爲止，都可(kě)以定義 KPI。名爲「指标」，因此多(duō)半是結果的(de)數字，但制定 KPI 原本的(de)用(yòng)意其實是「希望以數字呈現出能夠帶來(lái)成果的(de)驅動指标」，管理(lǐ)階層可(kě)以透過監測 KPI 得(de)知未來(lái)的(de)成果如何，并随時(shí)采取行動，藉以提升成果的(de)水(shuǐ)準。這(zhè)才是 KPI 原本的(de)正确使用(yòng)方法。
假如果隻是結果的(de)數字，那麽再怎麽管理(lǐ)，或許可(kě)以成爲有助于未來(lái)行動的(de)參考數據，但是卻無法改變已經出現的(de)結果（雖然這(zhè)也(yě)是理(lǐ)所當然的(de)）。在結果出現之前，掌握其預兆，事前采取因應的(de)措施，以創造出正确的(de)結果，能夠以這(zhè)種形式活用(yòng) KPI，毫無疑問會是最理(lǐ)想的(de)。