自動化
積極布局工業4.0 KUKA領航自動化智慧趨勢
因應製造業自動化需求的提升,庫卡(KUKA)備有多樣自動化智慧技術,為未來工業製造奠定轉型基礎。台灣人口負成長的壓力增加,加上產業對少量多樣製造的需求,驅動著製造業自動化,也因此對工業機器人要求更加智慧化、靈活化與模組化。
KUKA亞太區銷售總監梁信裕表示,台灣在全球製造業中扮演關鍵角色,KUKA在物聯網和工業4.0方面,打造出整合網路、雲端以及行動工作平台三大面向的技術整合優勢。KUKA提供了從輕型到高端的機械自動化設計解決方案,打造人機協同的作業環境,有效提升製造精準度與效率。台灣製造業中橫跨大型企業與中小型企業多樣化的市場型態,KUKA提供了一致性符合國際標準卻靈活多樣的組合方案,可以與企業與時俱進的步伐下,提供不同階段的智動化作業需求。
KUKA多年來一直致力於「人與機器人之間的協作」和移動性智慧機器人未來領域的開發。而KMR iiwa正是KUKA實現「機器人同事」的目標,智慧移動式單元能夠自主動作。移動平台上的機器人能夠自主運動,以高達毫米的精確度進行對準,找到目標。針對台灣大型精密製造,像是晶圓無塵室的環境,KUKA推出結合自主移動式無人搬運車KMP與LBR iiwa輕型協作機器人,合稱KMR iiwa;它具有可以提供地點應用方面的極高彈性,以及適合舊工廠的佈局改造,提供了客製化組合、高度靈敏、獨立自主、智慧靈活、執行精確五大特色,協助業者邁向工業4.0。
梁信裕指出,KUKA在台灣除了經營電子產業之外,與傳統產業如汽車零組件、飲料食品產業、紡織製造業等也都有合作。台灣傳統產業在導入工業4.0的意願其實是很高的,但由於數位化轉型需要大量的數據傳輸,在這方面的轉型將會是比較大的挑戰。另外,台灣中小型製造業,在面臨人口老化以及少子化的社會現象中,找尋保有企業原有的活力快速回應市場,成為中小企業主的重大議題。
為解決上述問題,KUKA針對消費產品所設計的Conveyor Tech軟硬體整合解決方案,將可在合理的成本投資下,加速中小企業出貨或是流程再改造等企業競爭力,透過KUKA Conveyor Tech搭配Vision Solution,客戶可以較有彈性的使用機器人追蹤並取放產品,並可使用Vision Solution同步評估與確認產品特性,已達到更彈性、更有效率的取放應用需求。
KUKA亞太區銷售總監梁信裕表示,庫卡提供從單機到系統,從獨立作業到協同整合的多樣解決方案。
扮演人機協作秘密武器 機械手臂終端工具妙用多
事實上,綜觀現今全球趨勢,企業投資機器人及手臂相關工具的發展比單獨發展機器人更具效益。透過裝載更聰明、更多功能的機器人工具,例如感測器、夾爪與機器人工具快換裝置等機械手臂終端工具(End-of-arm Tooling, EOAT),可大幅強化機器人的功能,能使之執行重複性的工作,並能應用在需要高靈敏度、高精密度與高智慧化的情境中,這些應用在過去都因複雜度太高而無法實現自動化。
機械手臂終端工具除了能應用在複雜情境,更重要的是,這些前衛的工具能完美實現人機協作。裝載機械手臂終端工具的機器人操作上既簡單又安全,且其中的程式設計很直覺,讓員工們可以安全地在機器人旁一同工作。
在科技創新的推波助瀾下,機械手臂終端工具的應用日益普及。根據QYResearch調查,全球機械手臂終端工具市場規模自2018年的15.8億美元,到2025年有望成長至27.4億美元,而2019年至2025年的年複合成長率高達7.1% 。
由於每個生產設備所需的自動化流程、產品形狀、產品數量、用材與機器人都不盡相同,因此製造商必須找到最合適的機器人工具,以符合個別需求。
發展機械手臂終端工具 重要性更勝機器人
科技進步讓機械手臂終端工具變得更精密、更強大。現今,部署機器人的方式及零件的搭配和使用將比機器人獨立運作更重要;過去五年,終端效應器(End-effectors)被運用在愈來愈多情境,機器人的應用也比以往更加廣泛。機器人裝載機械手臂終端工具後,除了能適應不同尺寸、重量與形狀的產品外,也讓機器人能一次處理多項流程,機械手臂終端工具賦予機器人許多先進功能,且製造業採用這些工具已蔚為趨勢,因此機器人很快將成為一種普遍的商品,而在未來工作運用上,使用何種機械手臂終端工具將遠比使用何種機器人類型更為重要。
隨著眾多競爭者進入市場,並以更低的價格提供更先進的服務,製造商必須把焦點放在「更多工具、更多應用」,而非「更多機器人、更多應用」。
機械手臂終端工具讓工業機器人或協作機器人(Cobots)變得更聰明、靈活與自主化,進而擴大了機器人的應用;這些應用能幫助製造商達成許多生產目標,例如更快、更靈活地因應市場變化與滿足客戶需求,以加速創新。因此,部署機器人前,製造商必須先思考在特定應用下,要選擇何種終端工具類型最符合需求。例如OnRobot便提供多種能幫助製造商達成生產目標的工具,像是OnRobot的RG2與RG6夾爪可以抓取不同尺寸與材料的產品,適用於搬運、取放、包裝、堆棧與組裝等用途。這些夾爪安裝簡單,而且能提高生產的靈活性並減少停工期,不僅符合成本效益,還能處理生產流程的各種變數。丹麥最大花卉公司Rosborg Greenhouse在花卉包裝流程中使用RG6夾爪處理重複性高的工作,並搭配員工協同作業,以降低人力成本。該公司表示,RG6夾爪具高靈活性、爪子能大幅度的張開,還能夠溫和的抓取物件,這是他們選擇OnRobot的三大主因。
此外,OnRobot亦不斷擴大產品線格局,例如RG2-FT型夾爪是由RG2夾爪演化而來,加裝力矩感測器(Force-torque Sensor)與接近感測器(Proximity Sensor)後,成為全球首創的智慧型夾爪。RG2-FT型夾爪,不但可以利用內建的感測器察覺物體、預測抓住的物件是否有脫落的可能、還能偵測擺放位置不夠精準的物件所在何方,且夾爪的安裝與程式設計流程都很簡便,協助製造商實現生產流程智慧化,有效地提升生產效率、降低產品損壞的風險,並提高處理的精確度,讓機器人的應用對員工與工作場所來說更加安全。
善用機械手臂終端工具 提高投資報酬率
受惠於機械手臂終端工具的發展,機器人能應用在更多的工業場合,進而加快製造商的投資報酬。由於部署機械手臂終端工具既靈活又簡易,因此應用時,能在不同工作間切換,而且不管在程式設計上,還是更換工具時,都只需進行微調。
機器人工具可以全年無休地運作,不僅能提高生產力,還能更準確、可靠地完成任務,並且讓人類可以專注於更有價值的工作。機械手臂終端工具的安全性、協同作業能力與智慧化功能降低自動化成本,因為員工可以直接與機器人共事,不需要安全圍籬,也無需複雜的程式設計或昂貴的安裝成本。
有了更聰明、更靈活的機器人終端工具,機器人的運作速度、強度、安全性與精準度都大幅提升,不僅能完成各樣任務,還能讓製造商有最大的投資報酬率。
(本文作者為OnRobot亞太區行銷經理)
ANSYS 2019 R2強化設計/工程/製造間數位設計流程
ANSYS透過近期發表的ANSYS 2019 R2全新功能,加速和精簡產品生命週期。憑藉革命性的ANSYS Mechanical用戶體驗、簡化複雜電子裝置的模擬、以及能大幅加速未精簡(Dirty)幾何網格的ANSYS Fluent工作流程,ANSYS無所不在的工程模擬技術支援數位轉型,加速客戶創新與縮短產品上市時程。
所有產業皆可感受數位轉型的衝擊。軟、硬體開發者可透過突破性的數位技術,全程整合於產品開發週期,將產品上市時程縮短達數年。ANSYS 2019 R2全新功能包含新結構材質分析功能(歸功於日前併購Granta)以及ANSYS的模擬解決方案加速合作、確認與驗證,在所有營運間建立可靠的數位流程(Digital Thread)。
ANSYS電子、流體與機械事業部副總裁暨總經理Shane Emswiler表示,設計、工程與製造實務正快速變化,企業仰賴模擬和流程數位化,透過較過往更快地速度,提供客戶最先進的產品。此最新版本讓客戶能夠在最短時間完成更多的多物理場模擬。ANSYS 2019 R2將模擬自動化,也更易於使用。
隨著ANSYS 2019 R2問世和DfR Solutions的併購,ANSYS Mechanical更加鞏固其使用便利性與生產力的業界領導地位。ANSYS 2019 R2擁有全新ANSYS Mechanical使用介面,可加速用戶導入並縮短學習時間,來改變工程師的生產力。改良版介面亦提供新的自訂功能、易於使用的功能和即時搜尋與啟動工具。ANSYS透過增添DfR Solutions的Sherlock,現可提供一站式端對端電子產品可靠度解決方案。
Viasat Reliability Engineering經理Jim Hunter表示,由於ANSYS近期併購DfR Solutions,該公司現在已經有能力可以提供解決方案讓客戶聚焦在電子產品的可靠度上。過往需花費數周才能製作的電子產品CAD組合,現可以在一小時內組裝完成並解決。
2019 R2除了新界面和併購外,也包括加強版的SMART裂縫建模(Fracture...
固態驅動器取代繼電器 車用直流馬達高效節能
本文將分析車用直流馬達的市場趨勢,並說明何以從診斷功能、交換時間的優化、減輕重量和提升可靠度各方面來看,固態驅動器(SSD)都是比較好的設計架構。
預估車用直流馬達系統的需求將穩定成長,未來5年的年成長率約在3.1%左右。車身周邊的需求主要來於自車門鎖、電動後照鏡、座椅調整、清潔劑幫浦、雨刷、車窗開關、天窗和電動滑門等傳統應用(圖1)。但還有許多新崛起且十分吸引消費者的應用逐漸面市,部分實例包括抬頭顯示器(HUD)、隱藏式車門把手、電動尾門、電動車換檔切換器和電動車充電器鎖。考量以上狀況,估計2020年全球各地與車身相關的車用直流馬達需求將達到20億個(圖2)。
圖1 預估車用直流馬達系統的需求將穩定成長,未來5年的年成長率約在3.1%左右。
圖2 車身周邊的需求主要來於自車門鎖、電動後照鏡、座椅調整、清潔劑幫浦、雨刷、車窗開關、天窗和電動滑門等傳統應用。
過去汽車產業一直將繼電器視為一種簡單又便宜的解決方案,用來驅動直流馬達。但這種想法正逐漸改變,現在汽車製造商認為SSD才是更適合新應用設計的選擇。SSD因為具有高度可靠的品質且診斷功能更為強化,很容易就能建置各種創新功能,像是驅動各種可變負載設定檔(例如電動尾門)或控制動作的順暢度(例如車窗開關或座位調整)、消除繼電器開關噪音以及增加豪華感。
最重要的是,全世界的地方立法機構已開始針對汽車的汙染物質和二氧化碳排放設定新的限制,汽車結構必須有所調整,尤其是動力負載的供應,皆必須採用效率更高的電子元件。雖然新標準的衝擊對象將以動力總成(Power-train)系統為主,車身控制模組(Body Control Module, BCM)還是有一部分關聯性。預測2020~2025年間由SSD驅動的直流馬達每年平均成長6.7%,逐漸搶攻繼電器的市占率(圖3)。
圖3 由SSD驅動的直流馬達持續成長,逐漸攻占繼電器市場。
在此情況下,意法半導體便推出SSD相關產品,如M0-7 H-橋系列。M0-7 H-橋系列將邏輯功能和動力結構整合至單一封裝,讓晶片內建智慧功能因此除了從提供簡單驅動作用到還能防止故障,提供先進的診斷和保護功能、減少所需零件數量、提升可靠度並節省印刷電路板(PCB)面積(圖4)。
圖4 汽車應用的馬達控制元件。
使用固態切換器提升可靠度延長10倍使用壽命
繼電器觸點是一種可導電的金屬片,相互連接好讓電流通過。機械式開關觸點常見的問題包括會聽見噪音,還有終端顧客因為感受到機械震動而觀感不佳(尤其是轉換頻率驅動應用)。
除此之外,繼電器切換時會造成電弧噪音,進而產生電磁干擾(EMI)。為了降低繼電器切換噪音,就需要電阻電容減震器(RC Snubber)和續流二極體(Flywheel Diode)等額外零件,但這些額外零件會對最後結構的複雜性帶來負面影響。切換時產生的機電應力,中長期的影響就是會降低接觸電阻和效能,讓繼電器無法使用或縮短壽命。繼電器效能的劣化則會降低可靠度。
固態切換器沒有活動零件,因為機械式觸點已被電晶體所取代,因此不會有電弧接觸、磁場或可聞噪音等問題。輸入控制相容於大部份的IC邏輯系列產品,毋須額外增加緩衝器、驅動器或放大器,可大幅降低印刷電路板的複雜性和面積。結果就是可靠度提升,交換時間最多可增加10倍(圖5)。
圖5 以電晶體取代機械式觸點,可以解決電弧接觸、磁場或是噪音問題。
小型電源封裝有助於節省應用面積
汽車市場朝自動駕駛的方向演進,必須使用越來越多的感測器以及致動器。只要考量相同間隔裡必須裝進更多元件,就很容易可以了解為何所占空間所帶來的限制越來越嚴苛。
通常會使用H橋配置這種拓撲來驅動雙向直流馬達:交替開啟橋式開關,就可能控制馬達方向或煞住馬達。雖然使用繼電器就能輕鬆建置H橋架構,但採用SSD能大幅減少電路板空間。
由於一般繼電器的印記面積約為250 mm2,至少需要500mm2的電路板面積才能建置H橋架構。此外,為建置高電壓瞬態抑制、系統診斷和保護等功能也必須額外附加離散電路,例如緩衝器、運算放大器與感測器。這些額外零件將大幅增加電路板最終尺寸與複雜度,而且會對應用的可靠度帶來負面影響。最後,電路板蓋板與外殼的設計還必須考量繼電器的高度,因此一般來說得保持17mm的垂直距離。
透過VIPower M0-7技術H-橋系列產品能將整個馬達驅動架構建置到先進的小型電源封裝裡,分別可以減少60mm2和106mm2的印記面積,厚度低於2.5mm,讓印刷電路板更小,系統也能降低重量(圖6)。除此之外,VIPower M0-7H橋提供無鉛封裝的環保產品組合,確保更佳的散熱效能。
圖6 小型電源封裝更節省空間。
切換時間/脈寬調變 驅動直流馬達提升效能
導引H橋架構時,必須特別留意避免電池線和接地之間出現不必要的短路,尤其是在切換階段;這種狀況通常定義為動態擊穿(Shoot Through)。每當擊穿事件發生,就會額外產生電池線的噪音和電力消耗,進而降低系統效率。如果H橋是由脈寬調變訊號之類的快速切換控制所驅動,這個現象就會變得更加嚴重。
脈寬調變輸入訊號常被用來控制H橋架構,只要改變工作周期,就能調節馬達速度和力矩以建置下列先進功能(圖7):
圖7 一般直流馬達設定檔在起步期時,其湧入的電流是正常電流10~12倍。
.防夾功能
.順暢的起步和停止動作,提升駕乘體驗
.失速狀況控制
.不受電池電壓影響進行馬達調速
.減少起步時的湧入電流
一般直流馬達設定檔會有一個起步期,湧入電流是正常電流的10~12倍。所有電子零件都必須符合規格,才能承受這樣的高電流一段時間,而這也會持續影響最終應用的電線尺寸、印刷電路板面積和驅動器功能。
確實繼電器規格書只提供電阻性直流負載最大限度的觸點額定值,但此額定值會被高度電感或電容負載大幅降低(圖8)。
圖8 以脈寬調變訊號驅動直流馬達,可幫助馬達順利起步。
以脈寬調變訊號驅動直流馬達,就可能在有限的力矩下達到順暢的馬達起步。湧入電流也會減少,延長馬達啟動期。以脈寬調變訊號驅動直流馬達,就能優化電力的消耗,進而縮小電線尺寸,整體來說有利於減輕重量。
繼電器並不適合用在需要快速輸出切換的系統,切換時間會受機械尖端移動所限制,通常在5毫秒(ms)到最高15毫秒之間。除此之外,微控制器(MCU)必須建置適當的邏輯保護,以防止不必要的交互傳導事件。
因此,如VIPower這類的產品,須產品保證提供快速切換時間(通常為1微秒),確保切換頻率最高可達20KHz。切換設定檔經過特別設計,可優化電磁干擾和切換耗損。除此之外,這款晶片還嵌入特殊保護功能,可避免動態和靜態交互傳導問題。
結合VIPwer M0-7提升系統可靠度
SSD可視為驅動車用直流馬達的自然選項,能滿足市場對提升可靠度、系統效率等優點的需求。
已經有SSD產品將邏輯功能和動力結構整合到單一封裝,提供全面整合和受保護電路的完整產品組合(圖9)。因為可以提供不同的開啟狀態(On-state)電阻(從8mΩ到最高100mΩ)而且電源封裝體積小,該系列產品可確保彈性駕駛及控制功能,涵蓋各式各樣的負載狀態(從極低到最高200W)。
圖9 M0-7 H橋系列能將邏輯功能和動力結構整合到單一封裝。
雖然中低功率元件整合了所有的邏輯功能和完整的功率級,包括高側(High Side)和低側(Low Side)功率金屬氧化物半導體(MOS);而ST的VNHD7008AY和VNHD7012AY等高功率元件則採用不同架構,包含高側功率MOS和低側閘驅動器。因此,要完成H橋架構就必須有外部的低側功率MOS(建議採用意法半導體STL76DN4LF7AG)。
20-kHz的脈寬調變速度控制加上診斷機制,讓上述產品適合用於高階汽車應用。待命模式下耗電極低,最多3微安(μA),且轉換期間的切換設定檔也經過優化,儘管會增加電路板上電子零件數量,但可讓模組耗電維持低水平。
此外,也有SSD整合了先進的診斷(VCC電壓、外殼溫度和電流負載的偵測)與保護功能(過電壓、短路、高溫和交互傳導防護),可同時保護功率級和負載而不影響最終的效率系統,確保裝置永遠都能在安全操作區域內運轉。此外拜關閉狀態診斷功能之賜,待命狀態期間可監測馬達狀態,避免開啟時可能產生的損害。
總而言之,在車身控制模組裡結合SSD,就能節省電力消耗、印刷電路板面積和布線需求。實際成果將是系統可靠度增加,且預估每部車最多可減輕50公斤的重量,而這對汙染來說都將呈正面影響,包括內燃機(ICE)車輛的二氧化碳排放減少(估計最高3.5g/km)、電池優化,純電動車(BEV)的自動駕駛程度也能獲得提升。
(本作者任職於意法半導體)
專訪台灣西門子總裁暨執行長Erdal Elver 西門子大談AI三大應用領域
台灣西門子總裁暨執行長艾偉(Erdal Elver)表示,西門子已投入人工智慧研發三十餘年,將其電氣化、自動化與數位化的專業與人工智慧科技完美結合,致力協助台灣在智慧製造、永續能源、智慧基礎建設全方位數位轉型和智慧升級。
回顧2018財年,西門子在未來製造、永續能源、智慧基礎建設三大領域完成了數個指標性專案,為台灣產業和基礎設施導入人工智慧穩健紮根:
.未來製造:與精誠資訊、緯謙科技和新漢公司針對MindSphere簽訂合作意向書,成為全球策略聯盟夥伴;勝源機械和麗健福生物科技導入西門子MindSphere與數位解決方案,近一步強化生產製造品質與效率。
.永續能源:提供台灣電力公司智慧電表管理系統EnergyIP,優化電力傳輸效率和供電品質,因應2022年前全台逾300萬個智慧電表的管理和確保再生能源電力傳輸的穩定。
.智慧基礎建設:臺北南山廣場採用西門子數位化建築解決方案,降低大樓能耗和營運成本,西門子攜手合作夥伴贏得桃園捷運綠線機電系統統包案,提供先進軌道交通科技(Trainguard MT通訊式列車控制系統與列車牽引系統、直流牽引供電系統以及智慧捷運號誌系統),打造全台最先進的智慧捷運系統。
2019財年,西門子預計將在台灣推動成立物聯網使用者組織MindSphere World,結合產官學專家打造工業物聯網生態鏈。並將在台中智慧製造試營運場域完成「數位化體驗暨研發中心」的初步建置。同時也將進駐「亞洲・矽谷」計畫桃園市虎頭山物聯網創新基地,展示西門子最先進數位科技,提供產官學研各單位技術交流,並將與產官學啟動交流合作,協助台灣全面落實人工智慧於產業中的應用與普及,共創2020+ AI新世代。
台灣西門子總裁暨執行長Erdal Elver表示,西門子將把AI與其電氣化、自動化與數位化的專業結合。
瞄準智慧工廠需求 Sony新款影像感測器亮相
為加速工業智慧化與自動化,索尼(Sony)近日宣布推出新一代感測器「Pregius S」,該產品基於堆疊式互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)影像感測器技術設計,採用索尼專有的全域式快門(Global Shutter, GS)功能和背照式(Back-illuminated)像素結構,可提供無失真、高畫質和小型化。新的感測器技術適用於製造、檢驗和物流等領域的工業設備,以實現更高的精度和更快的加工速度,達到工廠智慧化和自動化目標。
據悉,新款感測器可將充電訊號(Charge Signal)暫時儲存於位在電二極管旁邊的儲存區域中,以解決時移(Time Shift)導致的圖像失真。過往於前照式(In front-illuminated)CMOS圖像感測器中,會在矽基底上生成布線層以形成光電二極管,以便透過遮光罩保護臨時存儲的充電訊號;然而,光電二極管頂部的布線會阻礙入射光,使得在嘗試縮小像素時會產生問題。
為此,索尼開發了一種像素結構,在背照式結構上導入全域式快門功能,以解決小型化的問題,同時具有較高的靈敏度。通常在像素小型化時,靈敏度和飽和度會降低,但索尼新的技術可以將像素尺寸縮小到2.74μm,同時保持靈敏度和飽和度,從而實現比傳統前照式CMOS圖像感測器高1.7倍的分辨率;由此可在更廣泛的區域內測量和檢查物體,並且在製造、檢查、物流和其他應用中具有更高的精度。此外,由於背照式像素結構布線的布局自由度高,可以實現約為傳統前照式CMOS圖像感測器2.4倍的高速度,有助於提高生產率,減短測量和檢查處理時間。
另外,感測器的堆疊結構可以安裝各種訊號處理電路,所以與傳統感測器相比,可以實現諸如訊號處理之類的智慧型功能。並且可以減少後續處理的負荷以及減少要儲存的數據量,從而有助於實現高效,節能的系統。
十大策略科技相繼啟動 數位商業/生態系逐步成形
雖然科幻小說常把AI機器人描寫成反派角色,現在卻有些科技巨擘將之用於安全領域,例如微軟、Uber等公司利用Knightscope K5機器人來巡邏停車場和大型戶外區域,藉此預測並防範犯罪。這些機器人能讀車牌、回報可疑活動、收集資料並回報車主。
這類由人工智慧驅動的機器人都是「自動化物件」的實例之一。自動化物件是Gartner 2019年十大策略科技趨勢的其中一項,這些趨勢極有潛力在未來五年內,帶動大規模突破式創新並帶來商機。Gartner副總裁暨傑出分析師David Cearley指出,在未來,無所不在的智慧裝置將成為數位商業和生態系之基礎,提供人們越來越具洞察力的數位服務,稱之為智慧數位網格。
.智慧
幾乎所有既有科技都具備人工智慧,並創造出全新領域。
.數位
結合數位和實體世界,創造出沉浸式的世界。
.網格
創造個人、企業、裝置、內容和服務群體之間不斷擴大的連結。
以下為Gartner 2019年十大策略科技趨勢預測,著重於正在變遷或尚未廣泛受到注意,且將在2023年前影響產業並帶動轉型的趨勢。
自動化物件
不論是汽車、機器人或農業,自動化物件都可利用人工智慧來執行傳統人力進行的任務。智慧程度或許有所差異,但所有自動化物件都能利用人工智慧,以更自然的方式與周遭環境互動。自動化物件將以五種類型存在:
.機器人
.汽車
.無人機
.電器用品
.虛擬世界的代理人
這五個類型將存在於四種環境:海洋、陸地、空中與數位世界,它們運作時的功能、協調性和智慧程度都有所不同。舉例來說,它們的範圍從需要人為操控的空中無人機,到能在田間完全自主作業的農耕機器人。這替未來可能的應用勾勒出一幅廣大的藍圖,從潛在到所有垂直應用、服務和物聯網物件都將結合某種形式的人工智慧,使流程或人類的行動實現自動化或增強,例如無人機群(Drone Swarm)這樣的協作型自動化物件,將逐漸推動人工智慧系統的未來。
Gartner建議針對企業組織或顧客環境裡所有實體物件,探索人工智慧自動化功能的可能性,但自動化物件不像人腦具備決策、智力或廣泛學習的能力,因此必須謹記定義這些裝置的用途時範圍越窄越好。
增強分析
資料科學家現在有越來越多資料可以準備、分析和分類,從而得出結論,但考慮到資料的數量,將難以探索所有的可能性,這意味企業可能會因為資料科學家無法探究某些假設,錯失關鍵洞察力。
增強分析代表的是第三波的資料和分析功能,即資料科學家可以利用自動化的算法來探索更多假設。資料科學和機器學習平台已經改變了企業產生分析洞察力的方式。增強分析能辨識隱匿的模式,同時排除個人偏見。雖然企業面臨在演算法中無意帶入偏見的風險,增強分析和自動化洞察力終將導入企業應用。
到了2020年,公民資料科學家數量的成長速度將是專業資料科學家的五倍。公民資料科學家利用人工智慧驅動的增強分析工具,讓資料科學功能得以自動化,以自動辨識資料集、發展各種假設並辨識資料當中的模式;企業將仰賴公民資料科學家,做為它們造就和擴充資料科學功能的方法之一。
Gartner預測到了2020年,將有超過40%的資料科學工作邁入自動化,使生產力得以提升且更加廣泛為公民資料科學家所使用。在公民資料科學家和增強分析之間,資料洞察力將更為廣泛地提供給整個企業組織,包括分析師、決策階層和作業人員。
人工智慧驅動開發
由人工智慧驅動開發,主要是思考哪些工具、技術和最佳實作規範可將人工智慧嵌入應用程式,從而為開發流程打造由人工智慧所驅動的工具。此趨勢隨著以下三個面向演進:
1.用來打造人工智慧解決方案的工具,正從鎖定資料科學家的工具(人工智慧基礎建設、人工智慧框架和人工智慧平台),拓展為針對專業開發人員社群的工具(人工智慧平台、人工智慧服務)。有了這些工具,專業開發人員就能將人工智慧所驅動的功能和模型注入某個應用程式,而無需專業資料科學家介入。
2.用來打造人工智慧解決方案的工具,開始因為人工智慧所驅動的功能而更加強大,能協助專業開發人員,讓與人工智慧增強解決方案開發相關的工作得以自動化。增強分析、自動化測試、自動化寫程式和自動化解決方案的開發,將加快開發流程,讓更多類型的使用者可開發應用程式。
3.人工智慧工具正在演進,從協助應用程式開發(AD)相關功能的自動化,轉為增強商業領域的專業,讓應用程式開發流程堆疊裡實現更高層級的自動化活動(從一般開發到商業解決方案設計)。
市場焦點將從與開發人員合作的資料科學家,轉移到由開發人員利用以服務型態提供的預先定義模型來獨立作業。這讓更多開發人員得以利用這項服務,從而增加效率。這些趨勢也將使得虛擬軟體開發人員和非專業「公民應用程式開發人員」變得主流。
數位分身
數位分身指真實世界中某個實體物件、流程或系統的數位表徵,也可以予以連結,成為電廠或城市等更大系統的分身。數位分身並非新概念,它可以回溯到為物件或顧客線上檔案提供電腦輔助設計表徵的做法,但現在的數位分身有以下四點不同之處:
.模型的穩健程度,著重在如何支援特定商業結果。
.連結真實世界,有即時監測並控制的潛力。
.利用先進大數據分析和人工智慧來帶動新商機。
.能和假設的情境互動並加以評估。
目前討論數位分身的焦點在於物聯網,透過提供與維修及可靠度相關的資訊、提升產品效能的洞察力、新品資訊和增加的效率,以改善企業決策。企業組織的數位分身也逐漸崛起,創造組織流程模型以提供即時監控並優化流程效率。
更強大的邊緣運算
邊緣運算是一種拓撲,能將資訊的處理、內容的收集與傳送都保留在靠近該資訊來源處,主要是讓流量在本機進行可縮短延遲時間;目前這項科技的焦點放在物聯網系統的需求,為嵌入式世界提供切斷連結或分散式的功能。這種類型的拓撲可解決現今面臨的各種挑戰,包含廣域網路(WAN)成本過高和高延遲程度等問題。除此之外,它還能實現數位商業和IT解決方案的相關細節。
Gartner預測在2028年之前,於邊緣裝置嵌入感測器、儲存裝置、運算和先進人工智慧功能的數量將穩定成長。整體而言,智慧功能將移往邊緣處各式各樣的端點裝置,包括工業用裝置、螢幕、智慧型手機甚至汽車發電機。
沉浸式科技
2028年之前,對話式平台、擴增實境(AR)、混合實境(MR)和虛擬實境(VR)等技術,將帶領大家進入一種全新的沉浸式體驗。擴增實境、混合實境和虛擬實境展現了提高生產力方面的潛力,新一代虛擬實境技術甚至能感測形狀並追蹤使用者方位,混合實境則能讓人觀看並與世界互動。
到了2022年,70%的企業會嘗試將沉浸式技術應用於消費者和企業用途,而25%會用於生產中。從虛擬個人助理到聊天機器人之類的對話式平台,未來將結合經過擴充的感測頻道,讓平台可以根據臉部表情偵測情緒,強化互動時的對話能力。最後這項技術與思維將發展成一種體驗,透過電腦甚至汽車等數百種邊緣裝置與人類連結。
區塊鏈
區塊鏈是一種分散式帳本,其中的列表會不斷擴充,依時序排列出以加密方式簽署且無法撤銷的交易紀錄,並由網路中所有參與者共同分享。區塊鏈讓企業能追蹤某項交易,和不受信任的另一方合作而無需中介機構(例如銀行),這將大幅降低業務摩擦;在相關業務從金融領域起步之後,也已經拓展到政府機關、醫療照護、製造業、供應鏈等面向。區塊鏈有潛力能降低成本、縮短交易結算所需時間,還能改善現金流,目前也出現大量以區塊鏈為靈感來源、利用區塊鏈某些優勢和部分技術的解決方案。
雖然純粹的區塊鏈模型並不成熟,要擴充也有難度,不過企業應開始評估這項技術,因為Gartner預測到了2030年區塊鏈將創造3.1兆美元的商業價值。有些方案以區塊鏈為靈感來源但不採行所有的區塊鏈原則,它們能提供短期價值,但無法像純粹的區塊鏈那樣保證提供高度分散且去中心化的共識模型。
智慧空間
智慧空間是一種實體或數位環境,人類和科技系統能在這個開放且共同合作的聯網智慧生態內互動;隨著科技逐漸融入成為日常生活的一部分,智慧空間的市場正邁入加速期。而由人工智慧驅動的技術、邊緣運算、區塊鏈和數位分身等其他趨勢也開始順應這個潮流,從個別解決方案發展成為智慧空間。
智慧空間的演進圍繞著五大關鍵層面:開放性、連結性、協調性、智慧功能與應用範疇。基本上,智慧空間正由單一技術的發展逐漸轉為創造出協作式的互動環境。智慧空間裡範圍最大的例子就是智慧城市,結合了商業、住宅和工業社群,在設計上則是利用智慧型都會生態系統架構,串聯所有產業進行社會和社群協作。
數位倫理和隱私
消費者逐漸意識到他們的個資也具有價值,而且越來越關心公家單位和私人企業組織如何利用他們的個資,未能重視這個問題的企業,將面臨消費者反彈的風險。
不過,任何與隱私相關的討論,都必須以道德和信任為基礎。討論的主題應從「我們是否合乎規範」,拓展到「我們是否在做正確的事」。各國政府正積極規畫或通過相關法規,除了企業必須遵守外,消費者也開始小心保護或移除個人資訊。企業必須取得並維持顧客的信任才能成功,同時也應遵守內部價值,確保顧客覺得它們值得信任。
量子運算
量子運算(Quantum Computing)是一種以次原子粒子(例如電子和離子)的量子狀態來運作的非典型運算方式,以量子位元(qubit)為儲存資訊的單位。量子電腦則是一種具有指數級擴充性和高度平行的運算模型,可以從大型圖書館想像傳統和量子電腦之間的差異。
傳統電腦必須以線性方式讀取圖書館裡每本書,但量子電腦能同時閱讀所有書籍。理論上量子電腦能一次處理幾百萬個運算,若能以商業化形式提供價格親民且可靠的量子運算服務,將可帶動部分產業轉型。
量子運算在真實世界的應用,從個人化醫療甚至到模式辨識功能的優化。這種技術仍在新興崛起階段,表示現在正是企業應了解有哪些應用具有潛力的時機,並考量其中是否存在安全疑慮。除了少數幾家企業能藉由特定的量子運算法取得優勢,2022年前大部分公司仍將持續探索或之後再開始應用。
(本文作者為Gartner副總裁暨傑出分析師)
貿澤供貨Maxim MAX22190八通道數位輸入裝置
貿澤電子(Mouser Electronics)即日起開始供應Maxim Integrated的MAX22190八通道工業數位輸入裝置。MAX22190是專為降低可程式邏輯控制器(PLC)數位輸入子系統的功耗、系統成本及尺寸所設計,它是一款高整合度的IEC61131-2相容數位輸入裝置,可用於工業、製程和大樓自動化等應用。
貿澤電子所供應的Maxim MAX22190可將八個24V電流汲極工業輸入轉換為使用3V至5.5V邏輯連結序列的SPI相容輸出。MAX22190具備容錯功能,尺寸為5mm×5mm,並整合電流感測電阻器,允許工程師針對IEC61131-2 Type 1、2或3輸入進行設定。為了在工業環境下穩定運作,每個輸入均內含一個可程式干擾濾波器,且每通道均具備獨立延遲,工程師可分別為通道設定50μs至20ms範圍內八個數值的其中任一選項,或可設定濾波器旁通。
MAX22190亦提供±40V的輸入保護、線路中斷偵測、過熱偵測和CRC通訊錯誤等功能。裝置內建超過1kV的突波保護,有助於提高系統耐用度,並可省下最多八個外部的TVS二極體,對於縮小解決方案尺寸,進而實現適應性製造很有幫助。MAX22190裝置受MAX22190評估系統的支援,該系統內含用於SPI通訊的Digilent Pmod相容連接器,並內含能與PC通訊的USBPMB2#轉接板。
人工智慧技術引發各領域AI投資熱潮
人工智慧(AI)將深入各行各業、個個角落,根據產業研究機構資策會MIC研究指出,AI將成為基盤性技術,全球人工智慧的科技支出,2016年約為4.5億美元,但預計於2020年達到192.8億美元、2021年更將突破達到289.6億美元,顯示全球公私領域皆將人工智慧視為科技研發投入的重點,並將逐漸導入應用以強化自身競爭力。
另外,全球人工智慧已在許多領域展現影響力,以應用類型的營收為例,資策會MIC認為,2016~2025年其累計收入最大者為靜態圖像標記與分類,產業規模達80億9780萬美元,其次為演算法交易策略75億4050萬美元,而性能提升則能創造73億6640萬美元商業價值,其他如病患數據處理提升、預測性維護、物件辨識等都有不錯的商業價值,顯現AI正在逐步改變各種基盤性技術。
再者,商業營運、生產流程等也將試著由人工智慧的導入,來提升營運的效率。全球自動化與人工智慧商業支出中,投入最高比重智慧化流程自動化(Intelligence Process Automation)顯示出部分廠商投入人工智慧主要的目的在於改善現有的生產流程;其次,則為機器人流程自動化,並且有比例擴張的情況,顯示未來生產流程中將有更多的機器人,而人工智慧則可導入進行最佳化應用。
NI 2019年度報告聚焦IoT/5G商用/大眾自動化駕駛
國家儀器(NI)以軟體為中心的平台供應商,加速自動化測試與自動化量測系統的開發進程和效能提升。近日NI宣布推出2019年NI趨勢觀察報告,探討在瞬息萬變的科技環境中,最為重要的工程設計趨勢,包括物聯網、5G技術從原型製作模組進入商業布署,以及大眾使用的自動化駕駛。
2019年NI趨勢觀察報告深入剖析下列主題,提供詳盡資訊給各個自動化測試與自動化量測的組織,並協助他們一同面對迅速席捲而來且令人振奮的科技前景。
首先5G無線裝置將會漸趨複雜,因此工程師必須重新思考過去用於測試前幾代裝置並經高度優化的技術,以確保 5G 產品與解決方案能夠確實商業化。
另外,自動駕駛可能會對社會帶來重大影響,但在從單一感測器轉變為多感測器的先進駕駛輔助系統時,業界必須妥善評估各項成本、技術與發展策略,且這項任務迫在眉睫。
物聯網趨勢也讓裝置日趨複雜,並使測試難度隨之提高,但是物聯網同時也能大幅改善自動化測試工作流程。跨界整合有利於加快創新速度並提供前所未見的產品,同時亦大幅提高測試的複雜性;產業之間的合作與相互學習可為繁複的測試難題帶來光明前景。