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5G引領之智慧工廠升級契機

關鍵字:5G智慧工廠
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葉席吟、國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心 發表於 2020年7月29日

圖、Nokia工廠內之Finwe影音分析應用
 
隨著未來大量客製化生產需求的出現,工廠產線與設備配置勢必將具備高度彈性調整的特性,如可隨時替換各式加工器具的裝置,或是因應小量而多樣產品製造的快速產線調整配置。這時,為達到智慧工廠所必備的彈性功能,高效能的無線通訊更是其中不可或缺的重要配備。高效的通訊裝置除了可擺脫對固定線路的依賴與限制,也可讓機具在無線通訊模式下處於隨時移動狀態,最終讓資料的傳輸與場域空間的規劃能更彈性調配。

然而,在高效能的無訊通訊科技的趨勢下,又以5G通訊技術為發展重點,由於5G技術擁有超高頻寬與高速、超高可靠度與低延遲以及大規模通訊等三大優勢,使得製造領域未來的應用能夠更具有優勢立基。5G在智慧工廠的潛在應用包含:
  1. 強化機器人間協同合作能力:在智慧工廠中,眾多產線上的機器人,透過5G完成相互間的資訊傳遞、溝通與協同作業,形成更具效能的整合式工作系統。此外,透過5G通訊,機器人也能將多種感測資料傳遞到遠端的伺服器或雲端進行處理,依據回饋的資訊進行後續的自動化處理。
  2. 提升自主移動機器人性能:自主移動機器人借助5G的高效通訊能力,能夠有效進行環境感測資料處理與即時控制,讓數百台的移動機器人在設定空間中自由行駛,提高場域空間的應用彈性。
  3. 實現擴增實境與虛擬實境在智慧工廠的應用:在製造場域中,透過擴增實境能夠為操作人員提供組裝與設備維護的指引,同時對環境與設備的運作效能進行提示,也可顯示產品檢測與品管結果等資訊。虛擬實境則可為場域規劃提供佈建模擬,亦可協助員工進行製造程序的教育訓練。由於擴增實境與虛擬實境在進行運作時,會涉及大量資料的無線傳輸,因此,5G在擴增實境與虛擬實境實現上,將具有舉足輕重的地位。
  4. 製造設備之即時資訊回饋:5G的高傳輸率與低延遲的特性,將使得影像品質能獲得明顯提升,尤其在智慧製造領域中,有越來越多的產品檢測會結合影像分析來進行,例如自動化光學檢驗機制,此外,各項的檢測結果也必須與機台設備或產線進行即時資訊回饋,這些過程都會設籍大量的資料與影像傳輸需求,也將是日後5G被廣泛應用的面向。
國際上已有許多5G通訊科技在智慧工廠場域的應用實例,其中又以Nokia這類5G設備供應商最為積極,Nokia在位於Oulu的工廠內進行5G應用的實際場域測試,Nokia透過5G AirScale與邊緣運算平台,負責提供網路邊緣與核心雲端功能,此外也與軟體新創公司Finwe合作,藉由Finwe所提供的整合影音分析應用程式,觀測並分析組裝產線中的各式影像(參考圖1),同時,利用機器學習功能來通知組裝線員工操作過程的不一致現象,以便能夠即時修正。

對臺灣而言,製造業是重要的發展產業之一,建議可先利用台灣既有製造業場域,進行5G通訊應用解決方案的試驗,同時結合其他新興科技如人工智慧、智慧物聯網、AR/VR裝置、智慧穿戴裝置以及機器人等,建構出完整的智慧工廠5G應用服務場域,逐步累積建置能量後,未來將有機會以示範案例輸出國際。對臺灣廠商而言,掌握小規模系統、高彈性部署特性的整合應用,將是5G所帶來的最具潛力的市場。


(作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員)

(本文刊登於經濟日報2020/07/12)

 
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