機聯網新利器U2 BOX 快速建構製造現場的資訊網路

機聯網新利器U2 BOX

自107年至今,由SMB (Smart Machine Box)輔助計畫推動下,精機中心輔導業者裝設機聯網台數已達1000台以上,在邁向數位轉型的實務經驗中,要達到工廠智慧化,建置一套合乎業者所需的機聯網系統,首先要克服廠內設備廠牌多樣性與沒有支援連線功能的問題,因此業界迫切需要的是有實務經驗的團隊與一套合適的系統工具。

U2 BOX (Universal Unified Box)是精機中心針對工廠智慧化所開發出的機連網整合裝置。以執行案例最多的射出成形產業為例,藉由將射出機與周邊輔助設備連線,並提供連線命令的標準化通訊介面,與格式轉換。U2 BOX支援開放式協定,讓使用者可以輕易地建置連線資訊,並經由後端各個工控模組存取收集而來的資訊,如設備狀態、成形參數、每次成形履歷、警報訊息等。

跨平台整合

成形業者在導入的過程中,最常遭遇到的問題是:如何從不同品牌(含整機與控制器)、不同設備(含射出機、模溫機、乾燥機、熱膠道、包裝機……)、不同資料擷取方式(含OPC UA、OPC DA、Modbus RTU、Database、I/O……)的條件下,取得完整、有效且標準化的資料。U2 BOX在這項工程的建置上,會針對各廠牌可提供的資訊、通訊方式,開發對應的機連通訊模組,針對底層各廠牌的射出機切換不同的連線方式來實現跨平台連網服務,目前可支援之整機廠品牌如【圖一】所示。

資訊系統化整合

未導入機聯網的生產工廠,在生產管理上時常使用人工抄寫方式將設備目前狀態、設定參數(如壓力、溫度、速度、時間、距離……)與生產參數紀錄於紙本,但無法確保人工紀錄是否會有漏抄、抄錯的風險,且人員記錄整廠設備參數往往需要耗費大量時間,使得資訊無法即時管理。

U2 BOX以實體網路線部署,可連接於整廠設備,能同步地與所有設備連線並取得參數,提供即時設備資訊,大幅減少人工抄寫時間,透過系統化連線紀錄資料也可解決漏抄、抄錯的問題。

快速部署

U2 BOX的硬體為IOT專用工業電腦,裡面裝載建置機聯網系統的核心軟體,如【圖二】所示,僅需要將電腦開機,系統就會自動開啟與完成所有設定機台的連線,真正做到一鍵啟動(One-Button Start)。核心軟體單一化介面無須複雜操作步驟,使用上簡單便捷,只需開啟程式或設定成自動開啟,便可以完成快速部署機聯網。

U2 BOX的定位與服務內容

U2 BOX縱向串聯工廠設備及上層製造執行系統(MES)間的資料流,往上對上位系統MES提供通訊協定標準化、資訊單位/欄位正規化、異質系統的彈性整合等服務。對下則支援廠內設備的跨廠牌聯網,可應用於成形/加工設備(專用控制器)、自動化設備(PLC Based)、傳統電控配盤設備(三色燈/錶頭)與檢測設備(電子秤/游標卡尺)等,如【圖三】所示。

跨廠牌聯網

在製造系統中,U2 BOX縱向串聯工廠設備及上層製造執行系統間的資料流,對下負責取得產線設備的運作參數,參數共分為四大類別,設備狀態(含機況、產能、操作模式等)、成形參數(含各段速度、壓力、位置、時間等)、成形履歷(含週期時間、料管溫度、射出時間等)與警報訊息,如【圖四】所示,對上則以單一通訊協定OPC UA與 MES 介接,讓MES可將運算資源專注於整體產線管理。

下游成形業者廠內生產設備因廠牌、使用規格、設備新舊不一,亦增聯網困難及複雜度,U2 BOX針對底層各廠牌設備的通訊協定(OPC UA、OPC DA、Modbus RTUS等)進行連線,並將其設備內參數讀出並對應到設備狀態、成形參數、生產參數、警報訊息,解決跨廠牌的連線限制。