加速數位轉型 ABB Ability亮相
數位化轉型勢在必行，工業界也蓄勢待發導入數位技術，期透過「運算+互聯+雲+數據分析」打造產業新價值。為此，ABB推出數位解決方案及數位平台「ABB Ability」，該平台從網路邊際(Edge)到雲端，結合數位裝置、系統、方案、服務，提供用戶跨產業的數位對策。
ABB指出，數位技術將在現有基礎上再提高「效率」，促進「成長」，換句話說，便是可提升運轉可靠性，且生產速度和良率也會再度提高。同時，數位技術也可以開創嶄新的商業模式，不論是新服務、新資產配置等，企業得以開創新的市場領域。
因此，早在多年前開始，ABB產品部門便先後在不同的軟體平台上發展出多項數位解決方案，例如控制及管理系統、雲端應用、遠端監控服務等，並以不同的品牌進入市場。而為強化品牌識別度，提升市場滲透力，並讓用戶更快速、更簡易搜尋到最適合的方案，因而推出ABB Ability整合平台。
ABB台灣總經理丁家儀表示(圖1)，ABB於全球有超過7,000萬個數位聯網裝置、7萬套控制系統、6,000個企業軟體方案，使該公司有很大的利基協助用戶實現工業大數據應用；而ABB Ability囊括數位裝置、軟體、服務、系統及雲端平台，目前已累積210餘種解決方案。不論是從設備層到系統層、管理層，皆可滿足用戶的數據可視化需求，進而從數據分析獲得績效提升的洞察，提出有效可行的數位客製化對策。
西門子力推數位雙胞胎 製造業數位化翻轉商業模式
工業4.0涵蓋諸多面向，對於通訊跟感測領域來說，工業4.0往往跟工業物聯網(IIoT)畫上等號；對自動化設備業者，例如工具機、機器手臂來說，則是各種更聰明、甚至具備自我狀態跟環境感知能力的智慧型生產設備。不過，對製造業者來說，不管是通訊設備、生產設備，都只是工廠裡的個別元素，唯有從策略管理的基本觀念–以終為始做起，才能抓對工業4.0的重點。
台灣西門子數位工廠與製程工業暨驅動科技事業部總經理Tino Hildebrand(圖2)認為，數位化轉型是智慧製造的關鍵議題之一，而數位雙胞胎(Digital Twins)更是重點中的重點。藉由數位雙胞胎，製造業可在虛擬環境中為新產品進行生產模擬跟產線設計規畫，不僅可以提高產品生產速度，亦可達到降低生產成本、減少原物料浪費，對提升公司競爭力將帶來極大幫助。
而為了建置數位雙胞胎，西門子提出許多解決方案，包含功能強大且易用的軟體、備援自動化CPU、高中低階控制器等，這些方案均可無縫整合到西門子自家的全方位整合自動化平台(TIA Portal)，帶來共享資料管理、一致化的操作跟集中服務等優勢。舉例來說，在本屆自動化展期間，西門子從德國帶來一個從虛擬環境展開設計模擬，最後落實成真實生產機台的示範案例。該案例使用PLCSIM Advanced作為虛擬控制器和模擬工具，讓工程師在辦公室中就可進行機台調試，不用到客戶工廠端就可以安全並有效地驗證之前建立的控制邏輯，以達到虛實整合。
此外，開放式物聯網雲端作業系統MindSphere也是西門子力推的重點產品，該作業系統提供無限制地檢視企業裝置資產，執行數據分析，持續監控機器性能，為數位企業轉型創建新興商業機會。另外，通訊及工業識別系統可透過完整的產品線以整合工廠端及工廠層的網路系統，新世代的視覺系統提升客戶品質，且降低調機時間。
但西門子也了解，每家企業實踐數位轉型的道路不會完全相同，因此西門子除了提供完整的軟硬體方案之外，還有客服部門負責提供專業諮詢跟顧問服務。該客服部門會先協助業主釐清數位化所要達成的目標，然後與業主一同檢視企業內部目前的狀況跟資源，鎖定不足之處提出建議改善方案，可能是採購新的軟硬體設備，也可能是藉由軟體升級、機台改造等手段，來協助業主達成數位化目標。而這也是策略管理的基本，先確立目標，然後找出最具效益的手段來實踐，亦即「以終為始」。
Hildebrand進一步闡釋，在數位轉型完成之後，供應鏈上下游的合作模式必然跟現在不同。以後下游夥伴或是客戶不會再跟供應商索取實體樣品或工程樣品，因為他們的產品或系統會在虛擬環境中進行開發設計，因此客戶跟夥伴需要的會是產品的虛擬模型。這意味著工具機、馬達或其他設備，甚至零組件業者，都必須備妥產品的虛擬模型，才會有後續的生意可做。這也是數位雙胞胎之所以如此關鍵的原因。
機器視覺加持 VGR抓取/品管樣樣行
近年來，機器視覺在工業領域的應用範疇大舉擴張，除了原本的讀碼掃描、文字識別功能外，更與機器手臂結合，讓原本只能盲取盲放的手臂開啟視野，能夠辨識其所要取放的物體，甚至還可以繞過障礙物。另一方面，機器手臂也讓原本大多採取定點安裝，應用受到局限的機器視覺變得更加彈性，例如安裝在手臂上的移動式視覺系統，就能更靈活地貼近表面凹凸不平的待測物，看到更多原本看不到的死角。
所羅門集團日前便在2018自動化展中，展示了多款機器視覺與機器手臂結合應用的案例。除了利用2D機器視覺辨識待取物料的顏色、輪廓跟位置，進而精準抓取正確的物件外，由兩支鏡頭所組成的3D視覺系統，則賦予視覺引導機器人(VGR)「深度」的概念，讓VGR得以從有一定深度的物料箱中取出雜亂堆放的物料，並閃過箱壁的阻礙，將物料放到對應的定點。
所羅門表示，由於2D視覺沒有深度的概念，因此採用2D機器視覺的手臂雖可精準取放跟辨識物料，但倘若從出發點到目的地之間有障礙物存在，除非這個障礙物是固定的，可以透過預先編程來閃躲，否則光靠機器視覺，無法提供給手臂足夠的資料。但3D機器視覺則可以感測出深度的變化，進而指揮手臂做出閃躲動作。
這其實是一項很實用的功能。舉例來說，當物料箱裡有一堆隨機堆疊的物料需要機器手臂個別撿取到定點，隨著時間過去，箱子裡的物料越來越少，手臂Z軸運動的距離也會跟著增加，就像人伸手到箱子的底部取出料件，要把手伸得更進去一樣。但當手臂要從箱子縮回來時，如果沒有Z軸的資訊，手臂很可能會直接撞上箱子卡住。
當然，這個問題還是可以透過手臂編程來解決，例如手臂要上升到某個固定的安全高度後，再開始往目的地移動。但3D視覺可以用即時量測的方式提供手臂必要的資訊，因此在應用上可以更加靈活。
除了扮演指揮官的角色之外，所羅門也展示了直接將機器視覺系統安裝在手臂上的應用。這種應用模式稱為移動式機器視覺，其特性在於讓視覺系統在檢測表面凹凸不平的待測物時，能夠從更多不同角度取得物件的影像，進而找出原本藏在死角裡的瑕疵。
所羅門指出，一般來說，工業相機都是定點安裝居多，但這種安裝模式在應用上有其局限性。以物件瑕疵檢測為例，若待測物本身凹凸不平，相機卻只能從一個固定角度取得影像，則這些影像難免會有死角產生。傳統上，遇到這種狀況只有兩種解決方法，一是用多台相機從不同角度取像，二是讓物件旋轉移動，用各種角度去面對工業相機。
直接把工業相機安裝在手臂上，則是近年興起的新解法。藉由手臂靈活運動的特性，工業相機可從各種角度取得待測物的影像，而且即便待測物像汽車引擎蓋那麼龐大，也只需一台工業相機就能取得高解析度影像，讓細小瑕疵無所遁形。但這種做法也有其先天限制，就是檢查速度往往會比同時使用多台相機來得慢。但因為無死角這個特性，因此在大型零組件的品管檢測上，這種移動式視覺頗獲客戶好評。
3D視覺技術各有所長 康耐視方案齊發
機器視覺若要擴大在工業中的應用，3D機器視覺是重要發展方向之一。不同於2D機器視覺，3D機器視覺加上了深度的量測，應用範疇便能增加許多。要做到3D機器視覺有許多不同的技術方式，製程自動化機器視覺系統開發商康耐視(Cognex)便於近日發表了最新的雷射掃描與雙鏡頭3D機器視覺解決方案，以因應最新的產線需求。
康耐視資深應用工程師陳元得表示，以雷射線掃描技術實現的3D機器視覺而言，最常遇到的局限是必須在掃描精度與速度之間取捨，無法兩者兼具。因此，該公司於今年推出了新品DSMax雷射位移感測器，以雷射線掃描做到3D機器視覺感測，並期盼能同時兼顧業界所需的量測精準度與作業速度。
陳元得進一步說明，DSMax在正式推出之前便已與三星(Samsung)合作許久，針對消費性電子產品的組裝需求研發。該方案能做到20KHz掃描速度與2K解析度圖像的感測器，同時其採用單幀高動態曝光技術(HDR)，因此非常適合用於量測與檢測物件。例如，在智慧型手機生產線上組裝時，能用來檢測元件周圍的預留空間是否足夠，以保護電器使用時的安全。
另一方面，康耐視同時也推出了雙鏡頭解決方案–ES-A5000系列面陣掃描3D攝影機。陳元得表示，能快速取得影像並判斷方位是雙鏡頭3D機器視覺的最大優勢，因此該技術多是落實在機器手臂的引導應用之中。該產品亦推出了各種不同的解析度規格，以符合各類業者需求。
