探討製造業軟體系統整合難處的可能解決方案

摘要：智慧製造的目標是應用或發展軟體來整合企業內部各種資產，達成智慧營運管理或智慧自動化的效益。由於各種因素，目前製造業只能爭取到有限的軟體開發或資料科學之人才或合作夥伴，導致企業的垂直系統整合、產品生命週期推展明顯緩慢。本文將介紹低代碼或無代碼的自動化軟體工具，並且說明這些解決方案在製造業上的應用方式與效益。
Abstract：The goal of smart manufacturing is to apply or develop software to integrate various assets within an enterprise or to link enterprises with each other to achieve the benefits of intelligent operation management or smart automation. Due to various factors, the current manufacturing industry can only obtain limited talents or partners in software development or data science, which leads to the significant slowdown in vertical system integration of the enterprise or slow improvement of the product lifecycle. To address these issues, this article introduces low or no code automation software tools and illustrates how these solutions can be applied and their benefits in the manufacturing industry.

關鍵詞：低代碼、系統整合、機器人流程自動化(RPA)、人工智慧(AI)
Keywords：Low-code, System integration, Robotic process automation (RPA), Artificial intelligence (AI)

背景
目前的製造業在先進技術引入與實作人才招募上遭遇了嚴重的困境。在人才方面，由於高科技產業提供優渥薪資及相對完善的職場制度，每年都從大專院校吸引了不少畢業新鮮人，導致傳統產業很難收到適合技術升級的專才。另一方面，由於缺乏實作與維護的人才，所以很多新的技術無法在企業內部實現，或是已導入的新技術在內部也沒有適合的人才承接、發展與維護。由於人才與技術的缺乏，製造業在工業4.0升級上，面臨著相當嚴重的阻礙。
人才的缺乏會難以推動製造業的智慧製造升級。首先，自己沒辦法掌握系統整合的關鍵技術。因無法自己執行，所以必須外包給系統整合廠商。一旦企業管理的情境或應用的情境改變了，將會導致系統在運行上就會出現跛腳的狀況。舉例來說，原本工廠收貨時需要將某幾個特定欄位輸入到公司的ERP系統內，並委託SI廠商建立現場人員需要的圖形輸入介面(GUI)。有天公司改變了營運目標，改製造不同的產品，則供應貨物特性可能跟以前不一樣，會產生更新的輸入介面的需求。如果沒有內部人才可以協助，或者是外包的成本過高，企業可能會採用折衷的方法勉強運行，但就會造成後續低價值的人工作業。這些重複性的工作經常會導致高專業性人才感到失望，進而加速人才的流失。第二個原因是製造業的價值保護文化，製造業者的獲利是來自於對獨特製程或管理技術上的掌握，這些技術或管理方式可視為公司內最重要的資產。一旦洩漏出去就有可能提升競爭者的實力，造成公司商業面的損失。也因此製造業者與系統整合商的合作時會存在著一些隱藏的間隙，嚴重時將導致系統整合難以符合實際的生產方式和管理情境。最常見的議題就是資料是否要放在雲端，往往會讓製造業者在擬定整合程度時綁手綁腳。如何解決這個互信的機制也是製造業中的一大難題。
為了解決製造業的系統整合問題，低代碼(Low-code)或無代碼(No-code)的自動化工具是一個很有效的解決方案。使用低代碼或無代碼的工具時，使用者不需要複雜的編程能力，只要他能夠操作企業內的軟體，並且了解企業內的實際運作情況，就可以輕鬆地將各種技術給整合起來。本文以下將會介紹幾種低代碼或無代碼的自動化工具。在IoT的部分，我們會介紹Node-RED及SCADA。在資料蒐集與轉換的部分，將探討最新的RPA技術對製造業的影響。而在人工智慧的部分，說明可解決製造業缺乏的高階資料分析與機器學習人才的相關問題。
1.低代碼自動化工具
根據AIMultiple網站上對低代碼自動化工具的研究報導[1]，有幾個重點摘要如下：
 (1) 雖然2020年，應用低代碼或無代碼工具所開發的App僅佔所有App的25%。但預測2024年時將成長到65% [2]。到2025年的年底時，新開發的App將有70%是透過這些工具開發，這些新開發案的客戶將有一半是非IT營運的企業[3]。
 (2) 而全球低代碼或無代碼工具將由2019年的100億美元上升至2030年的1870億美元，且每年的增長率將達31% [4]。
既然低代碼工具的應用發展的前景可期，但對於製造業仍是陌生的技術。為了介紹低代碼工具，本文透過幾個問題來引導讀者理解這新趨勢。
  (1)什麼是低代碼工具？
低代碼開發是一種可視化的拖放開發方法，通過儘可能減少手動編碼來促進應用程式的交付。這些平台允許一般開發人員設計網站和應用程式時，不見得需具備較高的知識及計算機科學或軟體工程概念。
  (2)低代碼工具有哪些功能？
低代碼工具有很多功能，可以分成三類。首先是具備拖拉式操作的圖形使用者介面(GUI)，允許使用者客制化必要的流程。其次是流程中的I/O、邏輯判斷與異常處理，協助使用者在GUI中建構其應用。最後是專案管理功能，可以建立專案、測試流程、部署到目標設備、以及版本維護。
  (3)誰會用這套工具?
除了專業的編程工程師，一般會操作辦公室軟體的職員也可以應用這項技術。通常來說，只需要幾天或一週內訓練期就能上手。
根據上面的描述，低代碼工具似乎很好用，但真正的效益可能是來自於「一般員工」驅動的由下而上的良善改變。在以往，數位化與自動化是由管理階層與具備IT技術菁英員工驅動。此情況是由上位者定義流程，「一般員工」只能跟隨。如果定義的流程能便捷現場的執行任務，當然會獲得很大的改善；但如果未能滿足現場需求，可能就會造成爭議。根據451 Research and FileMaker, Inc.對北美500家企業調查的報告[5]，大多數受訪者認為客製化的App最好是業務單位主導，而非IT單位。另一方面，企業會因為客戶需求或內部調整而變更部分流程的操作。如果變更是頻繁的，將會增加菁英員工的負擔，可能無法及時應對改變；若負擔過重導致菁英員工離去，對企業更是重大損失。這時若能使「一般員工」使用低代碼工具加入改善流程的社群，不僅可以加速企業內程序自動化的進展，更可以提升員工的敬業程度[5]。
以下將介紹幾套低代碼工具：
  (1) Node-RED
Node-RED 2008年提出的低代碼解決方案，由Node.Js所發展而成的。根據物聯網的特性，Node-RED在設計上提供了以資料流為本的圖形化操作介面。基於開放原始碼的效益，Node-RED提供了數以千計的I/O套件。只要連線的目標設備支援標準化的物聯網通訊協定，就能夠協助從目標節點取得資料、進行格式轉換、數據決策，或將結果傳遞到另一個網路的節點。舉例來說。Node-RED能夠協助從具有OPC UA伺服器的機台上取得資料，把它轉換成SQL的插入語法或是對應的Web API格式，傳送到資料伺服器並且資料存入指定的資料庫裡。Node-RED仍有部分的操作需要寫JavaScript程式。就作者的經驗來說，使用Node-RED、OPC UA、以及Google sheet等自由工具(Free software)，可以很容易建立一個具備基礎微型功能的MES系統。另一方面，Node-RED具備與Node.Js相似的缺點，例如單核單執行序多工的特性無法執行複雜的運算，或是長時間執行的記憶體管理問題。但近年來Docker技術的興起，有些問題已經可以透過Docker容器的定期重新啟動獲得改善。Node-RED相關訊息可以參考官方網站的說明[6]。