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下面這張圖是國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì) ISA-95 與 IEC/ISO 62264 定義的企業(yè)與控制系統(tǒng)整合架構(gòu),而新一代來(lái)自歐盟的 RAMI 4.0,或來(lái)自美國(guó) OPAF 規(guī)范也是從 ISA-95 衍生,此架構(gòu)存在歷史悠久但尚未被打破,這篇就由企業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)說(shuō)明自動(dòng)化系統(tǒng)整合。
自動(dòng)化架構(gòu)大致上區(qū)分 LV0~3 為 OT(Operation Technology;營(yíng)運(yùn)科技)層,LV4~5 為 IT(Information Technology;信息科技)層。而隨著技術(shù)的進(jìn)步與系統(tǒng)的擴(kuò)張,各個(gè)系統(tǒng)或控制硬件可能不只存在于一層,例如早年 PLC(Programmable Logic Controller;可程序邏輯控制器)多存于 LV1,現(xiàn)在高階 PLC 已可衍生至 LV2。
透過(guò)整合企業(yè)內(nèi)各個(gè)層級(jí)的資料提供企業(yè)主或管理者進(jìn)行決策的支援系統(tǒng),具代表性的有 BI(Business Intelligence;商業(yè)智慧)與 DSS(Decision Support System;決策支援系統(tǒng)),DSS 包含了決策分析、AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)提供管理者最佳方案或是建議方案,例如新款車種上市要放在哪一個(gè)營(yíng)業(yè)地點(diǎn)展示,未來(lái)一年所帶來(lái)的預(yù)估銷售金額等。不過(guò)目前能完成企業(yè)決策層與控制層連動(dòng)的公司很罕見(jiàn),因?yàn)楸硎酒涔S實(shí)現(xiàn)了工業(yè) 4.0 的愿景。
最廣為使用的就是 ERP(Enterprise Resource Planning;企業(yè)資源規(guī)劃),以及近幾年逐漸熱門的 APS(Advanced Planning and Scheduling;先進(jìn)規(guī)劃排程系統(tǒng))。
ERP 由訂單或銷售狀況等來(lái)預(yù)測(cè)需求,并透過(guò) MRP(Material Requirements Planning;物料需求計(jì)劃)展開工單與采購(gòu)單,MRP 提供無(wú)資源限制的生產(chǎn)排程,而 APS 則是有資源限制的排程。接著將工單、排程等信息與下層的 MES 或 MOM(Manufacturing Operations Management;制造營(yíng)運(yùn)管理)系統(tǒng)整合。
制造營(yíng)運(yùn)層以下的系統(tǒng)或硬件則多與工廠自動(dòng)化息息相關(guān)。MES 或 MOM 負(fù)責(zé)承接 ERP 開立的工單,依據(jù)工單的成品料號(hào)展開加工流程,從各個(gè)工作站所需的生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)備生產(chǎn)配方、質(zhì)量信息、物料等信息,進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的控管與相關(guān)生產(chǎn)信息的搜集,一般可以簡(jiǎn)單地說(shuō),ERP 管頭尾,MES 管過(guò)程。
除了常見(jiàn)的 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition;資料搜集與監(jiān)控)監(jiān)控整廠環(huán)境,如管線流量或設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)。在自動(dòng)化整合當(dāng)中有一個(gè)重要環(huán)節(jié)為 EAP(Equipment Automation Program;設(shè)備自動(dòng)化程序)或 BC(Block Control;整線控制),由于 MES 與 RMS 并不直接與設(shè)備進(jìn)行通訊,因此 EAP 或 BC 需要擔(dān)當(dāng)橋梁(中介層)的任務(wù)并且須具備設(shè)備通訊功能以及一部分的控制流程,分擔(dān) MES 的負(fù)荷,常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)通訊有半導(dǎo)體業(yè)的 SECS/GEM(SEMI Equipment Communication Standard/Generic Equipment Model;半導(dǎo)體設(shè)備通訊標(biāo)準(zhǔn)/共享設(shè)備模型)、OPCUA(Open Platform Communications Unified Architecture;開放平臺(tái)通訊統(tǒng)一架構(gòu))、TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol;傳輸控制協(xié)定/網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)協(xié)定)、MSMQ(Microsoft Message Queue;微軟訊息隊(duì)列)、RabbitMQ(訊息隊(duì)列服務(wù)軟件)以及 PLC(Programmable Logic Controller;可編程邏輯控制器)等等。
這部分多為硬件本身,如馬達(dá)、CNC(Computer Numerical Control;計(jì)算機(jī)數(shù)值控制)控制器、CNC 機(jī)臺(tái)、SMT(Surface Mount Technology;表面黏著技術(shù))、量測(cè)設(shè)備、傳感器、訊號(hào)擷取卡、HMI(Human Machine Interface;人機(jī)界面)等等,多以滿足硬設(shè)備獨(dú)立功能與封閉式控制系統(tǒng)為主,因此要確認(rèn)設(shè)備本身的通訊能力是否可滿足自動(dòng)化整合的需求,例如設(shè)備是否具備相關(guān)通訊能力以及通訊方式,而且現(xiàn)今仍有些設(shè)備是無(wú)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外通訊功能,只能以改機(jī)等方式進(jìn)行整合,且此種方式往往無(wú)法進(jìn)行彈性生產(chǎn),無(wú)法溝通的設(shè)備也只能維持人工輸入資料的模式。