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智慧製造軟體發展及應用

刊登日期：2024/11/01

摘要

為因應產業對高效、彈性及智慧型生產的需求，製造執行系統（Manufacturing Execution System, MES）在智慧製造中扮演關鍵角色，提供生產計畫管理和設備監控等功能，並即時反饋生產線狀態和數據。製造控制系統（Material Control System, MCS）則專注於提升工業自動化的效能、彈性及安全性，透過感測器技術、工業物聯網（Industrial Internet of Things, IIoT）及人工智慧（Artificial Intelligence, AI）的整合，實現即時數據收集與分析，從而做出最佳化的生產決策。進一步，製程異常偵測和切削參數優化可藉由分析製程振動訊號和應用深度學習模型來達成即時監控與品質控管。此外生產過程中還面臨能源管理和資安挑戰，隨著能源成本上升和IIoT裝置的普及，需加強能源管理並引入零信任資安模型，以保護關鍵資產。

Abstract

To meet the industry's demand for efficient, flexible, and intelligent manufacturing process, Manufacturing Execution Systems (MES) play a critical role in intelligent manufacturing by providing functions such as production planning management and equipment monitoring, along with real-time production line status and data feedback. Manufacturing Control Systems (MCS) focus on enhancing industrial automation performance, flexibility, and security through the integration of sensor technology, Industrial IoT (IIoT), and Artificial Intelligence (AI), enabling real-time data collection and analysis to make optimized production decisions. Further advancements can be made in process anomaly detection and cutting parameter optimization by analyzing process vibration signals and employing deep learning models to achieve real-time monitoring and quality control of the machining process. Additionally, challenges in energy management and cybersecurity arise in production, where rising energy costs and the widespread adoption of IIoT devices necessitate strengthening energy management and implementing a zero-trust cybersecurity model to protect critical assets.

前言

在全球產業競爭日益激烈的環境下，製造業正面臨著前所未有的挑戰與機遇。消費者對產品品質、交期和客製化的需求不斷攀升，傳統的生產模式已難以滿足市場的多元化需求。為應對這一挑戰，智慧製造應運而生，透過先進的資訊技術和自動化設備，實現生產過程的智能化、柔性化和高效化。

為了因應這些新的需求和挑戰，製造業正積極導入先進的數位化工具和系統，而其中製造執行系統(MES)和製造控制系統（MCS）扮演著舉足輕重的角色，可提供生產計劃管理、設備監控等基礎功能，更通過即時數據收集和分析，為決策者提供寶貴的洞察。

然而智慧製造的實現遠不止於此，隨著工業物聯網（IIoT）、人工智慧（AI）和大數據分析技術的快速發展，製造業正迎來更深層次的變革。各項技術的融合可使得生產過程中的每一個環節都可以被精確監控和優化。例如:通過分析製程振動訊號並應用深度學習模型，可以實現製程異常的即時偵測和切削參數的動態優化，從而大幅提升產品品質和生產效率。

與此同時能源管理和資訊安全亦成為智慧製造中不容忽視的重要課題，在能源成本持續上漲的背景下，如何有效管理和優化能源使用，成為製造企業降本增效的關鍵。另一方面，隨著IIoT設備的廣泛應用，製造生產環境中的資安風險也日益增加，因此採用零信任等先進的資安模型來保護關鍵資產和數據，已成為企業數位化轉型過程中的必要措施。