如何規劃工業物聯網戰情室

 

      PLC與HMI一直是工廠自動化的基礎,過去並未與企業資訊系統接軌,這幾年IoT技術已逐漸成熟,並且被大量應用到製造業在內的各種領域,在此情形下,工業應用領域也開始整合各項技術,所有製程設備、原料、成品安裝eTag或感測器,可回報即時生產相關數據,以便於生產過程進行監控、分析及預測。

      應用案例:某家製造餅乾工廠在生產過程中,現場管理人員通常只能在設備發生異常停機時,才會發現設備中的零件需要進行維修更換,人員也必需到現場透過人機介面(HMI)才能了解設備狀態,在整個產品製造過程中,管理者無法即時掌握設備生產資訊,導致工廠整體設備效率(OEE)無法提昇。為了改善上述情形,管理者希望打造智能工廠,目前已將設備安裝感測器,將設備狀態數據,如:設備溫度、壓力、磁力、電場…等傳送至資料庫或雲端,但仍然面臨資訊無法即時呈現與其他系統資料整合問題,以下說明如何應用Smart eVision打造案例中的工業物聯網戰情室。

 

取得資料

      IT人員撰寫的Gateway程式取得設備生產數據並寫入資料庫中,過程中若遇到重要的資訊需進行即時發佈時,Smart eVision提供給Gateway呼叫Rest API方式,可即刻將設備生產數據,透過Push Data的技術,立即發佈給所有使用中的Dashboard頁面及進行更新,使用者不需要Refresh頁面,隨時得到最新的數據。另外Smart eVision也支援連接Microsoft Azure IoT Hub,生產設備只要連上網路,Smart eVision偵測到Hub新增事件,立即更新使用中Dashboard頁面。


      下圖是餅乾工廠生產線監控作業,使用者單位僅需準備產線示意圖,使用Smart eVision燈號圖形元件,自訂紅、黃、綠燈號表示設備溫度感測器的數據安全值,搭配主動(Push Data)或定期更新生產線即時資訊功能,管理者可透過電腦設備隨時掌握生產設備狀況,並且可監控生產設備是否異常而預先進行維修,降低生產線停工損失。



 

應用情境

      Smart eVision提供頁面輪播功能,搭配Push Data技術,即時(Real-Time)更新功能讓最新資訊可以快速呈現,在生產現場高掛著液晶螢幕,顯示著每台機器的狀態以及生產數據,讓製造生產過程中,人員也可以隨時透過生產看板知道當日生產數量以及取得生產相關數據,當生產進度落後於生產目標時,管理人員也能快速調配資源增加生產速率,同時也可透過生產看板隨時掌握訂單的生產、庫存及出貨等狀況。



      即便主管不在場內,也可使用行動裝置掌控生產狀況,當工廠整體設備效率(OEE)未達預期,Smart eVision可以設定異常指標,當設備異常數據逹到警示值時,Smart eVision可以主動派送行動通知或寄發Mail,通知負責人員及主管,點選訊息立即開啟最新數據版面,立即下達指令來進行處理。



 

資訊整合

      過去生產製造現場系統較為封閉,無法與企業資訊系統整合,遇到急單、插單等情形並無法快速因應,容易導致企業競爭力不足,而管理階層對於製造現場的資訊一直以人工作業方式,填寫各種表單,收集後輸入電腦做進一步處理,如此往返時效不彰,且容易因人為輸入錯誤資料,導致決策錯誤,Smart eVision提供多種資料組合的應用,可將各種異質資料來源取得的原始資料經由運算結合成最後要呈現的資料格式,以上述餅乾工廠案例說明,Smart eVision可以在生產線監控作業中連結ERP的訂單中的資料,在生產製造時可依據ERP訂單資訊為每個客戶進行客製化生產。

      另外,企業中重要的營運資訊可以整合在Smart eVision戰情室,將主管關心的各種議題整合在一個圖形化介面,讓高階決策者可以從宏觀的視野,立即查閱各項資訊,不用再到各個系統執行相關報表,企業也可打造電視牆及多螢幕方式呈現儀表板,而Smart eVision支援跨螢幕互動,並可當作經營管理會議平台,讓各部門更聚焦在營運重點資訊,提昇企業執行力。



 

效益分析

      上述案例為食品業,生產過程原料及成品的保鮮是非常重要,若未準確掌握原料數量,大量持續投產,當發生其中之一原料短缺或者設備故障時,生產過程中的半成品無法等待原料送達及設備維修完成再進行生產,這些半成品將會面臨丟棄,透過生產看板現場人員可隨時知道當日所需的生產數量、庫存數量及相關生產數據等,經由資料分析,工程師可預先在閒暇或假日排定保養,因而對正常生產幾乎沒影響,因此也提升了設備稼動率及整體設備生產效率(OEE),也降低生產所造成的損失,從餅乾工廠過去的數據來看: 平均每年發生的機器故障總工時成本:

      80hr(故障總工時)*20萬(每單位小時的產值)+200萬(設備維修費用)=1,800萬

      每年監控偵測異常後的停機保養成本:

      10 hr(保養工時)*20萬(每單位小時的產值)+50萬(設備保養費用)=250萬

      效益:1,800萬-250萬=1,550萬

      對於管理者而言,工廠每日產生了大量數據,若是以往傳統整理報表的方式,需要仰賴人工抄寫生產數據,再透過IT製作報表,最少需要3日的時間,管理者才看得到生產數據報表,同時管理者也無法即時從眾多報表中快速找到問題,當所有設備皆已安裝感測器,生產相關數據自動寫入系統,透過Smart eVision IoT戰情室整合了所有重要資訊,可立即查閱各項資訊,就算主管去開會不在現場,管理者也可以收到通知訊息以及使用行動裝置連結看板資訊,快速掌控生產狀況。