智慧機械軟體的分類與開發準則

摘要：因應工業4.0的浪潮，控制器搭載多種智能軟體增加硬體設備的軟性功能，進而達成產品加值的目的。在這波設備智機化的過程中，僅完成軟體功能而未考慮到軟體其他層面的開發需求，會遺留下巨量的產品技術債務，進而造成後續維護成本上升，拖慢軟體未來的發展。本文將針對智慧機械的需求列出不同的軟體類型，並以過去的開發經驗提出對應的開發準則，以期待相關開發者進行智慧機械軟體開發時能面面俱到。

Abstract: In responding to Industrial 4.0., controllers that integrated software with various functions to achieve the value-added goal has become a trend, especially for the Intelligent Machine Tools. Generally speaking, if the application development considers only functionality without paying the attention to system level, it would cause high maintenance expenses and slows down the technical improvement. In this article, the criterions of different types of software and their developers’ experiences are summarized. Based on these previous experiences, we look forward to covering all the aspects for future development on the relevant intelligence software.

關鍵詞：智慧機械、軟體開發、開發準則

Keywords：Intelligent Machine, Software Development, Development Criteria

引言
隨著德國工業4.0的宣示，整合包含設備、產線、管理、行銷與服務的巨大演進（evolution）或革命（revolution）正在世界各地的企業內上演。在人與人、人與機械、機械與機械之間，管理方式是各種物件間的連接介面，而其具體實作就是「軟體」。在工業4.0的概念下，有規則且具重複性質的管理方式都應該轉換成軟體以確保管理上的品質。舉例而言，以人工抄寫機台運作時間與所生產的件數，再輸入到電腦的試算表後分析廠房設備的使用率，就是一種有規則且重複性質高的任務，應該想辦法以軟體的方式取代，並將人力投入更有效率的任務。又例如在試加工過程中以師傅去管理（或稱監控）加工振動，這也是一種有規則且重複性質高的任務；雖然以目前軟體演算法的處理能力或許暫時無法涵蓋所有的異常，但未來是可預期能擴大軟體可處理的範圍，所以不少業者自主或與學研單位合作持續投入相關開發。因此，近年來各種智慧機械軟體紛紛被提出解決這類型的管理課題，智慧機械軟體變成相當熱門的發展領域。

智慧機械軟體的困境
雖然台灣產學研積極投入智慧機械軟體的發展，也產出研究或展示上的成功案例，但真正達到商品化的軟體產品卻不多。綜論台灣智慧機械軟體發展上的障礙，可從技術成熟度（technology readiness level, TRL）一探究竟[1]，TRL的說明如表1所列。研究或展示上的成功案例多半屬於技術展示階段，從表1中可發現這樣的技術約為TRL等級5或等級6，也確實達到技術研發的目的。而從表1中也不難發現，若要讓技術落實成商品，系統開發與測試，甚至是後續的服務能力是不可或缺的。

對於具機械背景的工程師來說，最後一哩路上的痛點通常是缺乏軟體系統上的戰略性布局，也就是大型軟體系統的規劃能力，以至於魯莽且無意識欠下大筆的「技術債（technique debt）[2]」，造成後續維護的困擾。國內有業者曾經開發出功能性佳的智慧機械軟體產品，但因過於急迫推展，後續軟體系統維護成本反而拖垮了開發團隊，故不可不慎。通常技術債的來源通常不外乎是進度壓力或管理問題，但機械背景的工程師更容易因為缺乏對應用需求的通盤了解、沒有設計弱連結元件（loosely coupled component）[3]的經驗、以及對測試工作的輕忽或誤解[4]而累積技術性債務。