中華電信此次配合經濟部工業局「5G 加值打造 PCB 產業智慧工廠應用計畫」,推動 PCB 產業導入 5G 企業專網及建置智慧製造應用,首先面對 PCB 廠域不良的網路環境挑戰。 5G科技為高可靠度、幾乎即時的數據連線能力提供絕佳保證—這正是智慧工廠、連網供應鏈、物聯網相關產品願景裡,非常關鍵的一部分。 沒有製造業者能夠忽視,未來工廠若能將許多關鍵科技、流程付諸實行,所能實現的潛力將有多巨大。 日月光(3711)(3711)投控昨(28)日宣佈,結合產官學界能量,開發5G與AI整合解決方案,並導入日月光實際上線應用,是全球首座5G毫米波雙連接(NR-DC)SA智慧工廠,有效提升機臺產能利用率,相關計畫已於8月下旬啟動。 為確保首座 5G 智慧工廠能順利完工,臺達從規劃階段即遵循數位轉型的六大策略,分別為是簡單化/合理化(SIMPLIFY)、標準化(STANDARDIZE)、模組化(MODULARIZE)、數位化(DIGITALIZE)、虛擬化(VIRTUALIZE)、自動化(ROBOTICISE)。 柯淑芬表示,合理化/簡單化是數位轉型和智慧製造的重要基礎,即是在產品設計之初,就要避免過度複雜或無法被生產的設計,而非僅把人工操作動作和習慣直接用自動化設備取代。
遠傳指出,目前客戶採用專網+Wi Fi的Hybrid整合架構,只須在現有機臺安裝5G 5g智慧工廠2025 Router,初期就能沿用既有投資,降低實現數位轉型的門檻,也不必擔心2~3年更換AP。 至於5G專網服務訂價屬於客製化,將主要取決於3大因素:涵蓋面積、應用情境、內/外網不同,可帶來優勢包括共享透明化資訊、減省投入現場人力和網路佈線成本。 進一步分析在彈性製造應用上,5G專網(Private Network)對比WiFi-6的優勢,包括:PN採用商業授權頻譜,可提供更多頻段選擇及CA組合而防止頻譜幹擾,不受金屬影響穿透率,或馬達一起動就失效;支援戶外大範圍跨區移動性,優於WiFi離開室內小範圍及固定式設備聯網就會感覺中斷;且PN基地臺比起單一WiFi AP,可支援更多設備同時聯網使用。 楊麒令指出,5G時代將使資訊跟通訊技術開始融合,由於人使用愈來愈多行動運算裝置,更多裝置聯網,使更多數據流通,創新的5G基礎架構能提供新服務跟雲服務,並未新玩家提供參與機會,5G時代網路將有4大特色:開放、虛擬化、原生雲、軟體定義。 臺達電的5G智慧工廠運作,代表著是產線上人力結構改變,由自動化慢慢向智能化推進,以智能機臺加上物聯網、大數據,人工智慧,結合5G通訊,在產線上能夠生產203個機種、每日換線的次數大於10次,差異化工序達27種,而這也得仰賴5G專網,具備獨特性、客製化,為企業量身打造。
5g智慧工廠: mmWave 智慧工廠
對臺灣而言,製造業是重要的發展產業之一,建議可先利用臺灣既有製造業場域,進行5G通訊應用解決方案的試驗,同時結合其他新興科技如人工智慧、智慧物聯網、AR/VR裝置、智慧穿戴裝置以及機器人等,建構出完整的智慧工廠5G應用服務場域,逐步累積建置能量後,未來將有機會以示範案例輸出國際。 對臺灣廠商而言,掌握小規模系統、高彈性部署特性的整合應用,將是5G所帶來的最具潛力的市場。 工研院產科國際所建議有意導入5G應用的臺灣製造業,不僅可延續工廠自動化發展趨勢,邁入下一階段的數位轉型,若能結合5G本身低延遲、廣連結、高速傳輸等特色優勢,掌握人工智慧、邊緣運算和高速傳輸的聯網能力將是成功關鍵。 包括先行導入技術已臻成熟的影像、XR應用,以爭取製造業智慧轉型機會;再根據廠區的地理環境、設備佈置、應用目的適用性和效率,不以5G為唯一考量,而是部署可容許多元異質性網路技術並存,且能協同合作的聯網環境。 Benz則曾在德國Sindelfingen地區,打造符合工業4.0標準的新型態製造廠Factory 56,升級網路基礎建設,建置包含內部無線網路和廠外行動通訊網路的5G通信環境。 甚至可導入VR視覺化模擬生產過程,蒐集從開發、設計到生產各階段供應商和終端客戶間的資料,在世界各地追蹤料件物流狀況、客戶選配需求,供研發與生產部門經過VR優化生產過程。
由於C頻段5G服務,採用3.7GHz到3.98GHz,屬於中頻段頻譜,兼具高傳輸率及高覆蓋區域的優點,但因距離航空高度計使用4.2到4.4GHz頻段較近,恐有影響飛航安全的疑慮,聯邦航空總署FAA和部分航空業者都同聲示警,不只美國、日本航空,就連臺灣飛美航班也因為擔心影響飛航設備,而有部分延後起飛或甚至取消航班。 生產線上、靠著機械手臂自動化生產,由自主移動機器人、無人搬運車、以及虛擬實境和混合實境的的操作輔助,靠著軟體的智慧判讀運作,準確度提高、產值跟著提升,另一方面,廠房內、原本是由人力操作換線的生產線,隨著智能設備的進駐,時間也被縮短。 以前生產線多以人力每日做重複性的檢查,在導入5G後,透過在智慧無人搬運車上裝設相機,搭配AI及大數據分析,已可進行產線自動巡檢(例如機臺警示偵測及人員安全巡檢),除了減少人力負擔之外,也可降低人為疏忽造成的意外。
5g智慧工廠: 智慧工廠開啟產線新革命 加速國內產業升級轉型
另「英國電信」(BT)於2020年宣佈建構英國第一座工業4.0實況5G智慧工廠(Live 5G smart factory),配置「愛立信」(Ericsson)的5G專網設備,幫助「伍斯特博世」(Worcester Bosch)工廠提升2%的產量,均為良好範例。 2022年日月光進一步導入次世代5G 獨立組網毫米波雙連線(NR-DC)技術,透過運行於中/高頻段的網路架構,大幅突破傳統5G上行傳輸瓶頸,滿足半導體高階製造製程所需的可攜易佈署特性,有效加速智慧製造進程及應用。 值得一提的是,根據愛立信最新發表報告中也預測無線連網技術將重塑企業設計、生產和提供產品的方式,因應即時需求將導致未來製造業發生根本上的變化,造成快閃工廠崛起,以服務當地即時的需求,已有超過5成的決策者預期2030年時快閃工廠將成為常態,而製造即服務也將越來越普遍。 直到2020~2021年COVID-19爆發後出現轉機,加速企業遠距工作和數位轉型需求,臺灣也開始有許多廠商、團隊積極投入布建5G專網。
透過微軟旗下Affirmed Networks的核心網路解決方案,雙方以整合軟體虛擬化技術及開放式硬體概念,建構全球首創完全虛擬化、基於Open-RAN的5G獨立企業網之智慧工廠架構。 觀察英、德、日等先進國家,為保持工業4.0的領先競爭力,亦提早為企業專網提供頻譜,降低企業成本,催生出5G專網工廠的垂直應用場域。 如德國於2019年11月,由負責5G頻譜分配的「德國聯邦網路局」(Bundesnetzagentur, Federal Network 5g智慧工廠 Agency,縮寫BNetzA),開放3700-3800MHz頻段之區域性5G園區網路(Lokale 5g智慧工廠2025 5G-Campus-Netze),供企業申請5G專網,率先成為全球第一個開放企業自建5G專用網路的工業大國。
5g智慧工廠: 日月光攜手高通應用毫米波 打造5G智慧工廠
次世代5G NR-DC技術允許裝置同時運作於毫米波 和 sub-6 GHz 頻率,藉此可以利用更廣泛的sub-6中頻段以及mmWave支援的高數據速率,從而實現更高的傳輸速率、更好的覆蓋範圍,以及改進的延遲和可靠性。 有別於傳統認知的工業機器人僅為單臂機型,主要用以替代人類執行單純的3k(辛苦、危險、勞累)工作。 隨著大國陸續推出製造業迴流政策,對於已飽受缺工之苦的業者更是雪上加霜,勢必引進更多輕量化機器人與人協同共工的來提高生產力,並帶來關鍵零組件與安規的龐大商機。 5G以能夠連結幾乎萬物、遠遠更佳的連線彈性,為高速的生產環境提供有力支援,讓有線網路不再是必要條件。 尤其是在資安要求上,PN搭配MEC方案能將資料直接落地客戶端,與企業IT直接連網,達到低時延效果;且循ITU & 3GPP SA3加密標準,確保資料傳輸安全性,並透過SIM卡認證把關。
- 預期透過發展SOP異常AI偵測技術,確保工廠中的操作員、維護人員能依循標準作業,以維持產品良率、兼顧作業安全。
- 隨著未來大量客製化生產需求的出現,工廠產線與設備配置勢必將具備高度彈性調整的特性,如可隨時替換各式加工器具的裝置,或是因應小量而多樣產品製造的快速產線調整配置。
- 臺達串聯 ERP 系統,並自主研發 MES 等各項軟體,選用標準的零組件,並且有紀律地管理臺達所有的智慧軟體、韌體、硬體,能夠確保所有產品功能都能被重覆應用,同時避免發生重覆開發的問題。
- 近年來已有不少5G在智慧工廠落地的案例,如德國博世與諾基亞合作,在2020年底於斯圖加特-費爾巴哈的工業 4.0示範工廠建立第一座5G廠域網路運轉,所有工廠生產環境均可流動、可相聯,生產機器、設備及運輸載具都因5G技術變得更智慧。
- 至於數位化、虛擬化方面,能降低硬體測試環境的建構需求與次數,有效節省空間、降低成本,亦為後續系統間的溝通建立良好基礎。
- 藉此確保從業者前期物流模擬規劃,到建立下一代MOM系統等資訊,都能在同一平臺交換而提高即時性,實現提效率、保品質、降成本目標。
為促成更多5G應用,網路勢必要對外開放,相對提高被駭客入侵的機會與風險,因此,資安防護的規劃佈署更顯重要。 一般運動控制的通訊延遲要求約為微秒(μs)等級,透過5G做到無線化控制系統網路,仍有相當難度需克服。 最後,企業若想導入5G最好及早開始,且應採取策略性角度審視5G的價值,並以公司層級出發、檢視5G帶來的生產效益和更強大的競爭優勢。
5g智慧工廠: 美國曾是張忠謀的惡夢?原來26年前的這個投資讓臺積電頭痛不已
但因為國際地緣政治影響下,美國基於抵制中國大陸華為、中興等品牌在5G專利、成本上的優勢,而鼓動盟邦推動政策支持的Open RAN市場效應益發明顯,雖然在個人手持裝置市場已見成效,卻在工廠商業化應用進度相對遲緩。 而電信也不再只是扮演網路供應角色,希望跳出框框,以開放架構提供應用服務,這類業者包括樂天電信、德國電信、Orange電信等等,其中有更多組織積極推動開放標準,如O-RAN聯盟,而雲達在這些組織都相當活躍,並積極貢獻價值。 以AT&T而言,C頻段是AT&T支援的3種5G服務之一,但不像低頻段AT&T 5G,以及使用毫米波的5G+服務之前都順利推出,反觀AT&T的C頻段5G服務開通卻一波三折。
美國號召各國全力封殺大陸發展高階晶片能力之際,華為近期宣佈大舉授權5G專利給OPPO和三星,市場憂心,此舉恐助長品牌廠自研5G手機晶片的氣勢,不僅讓華為技術得以延伸,未來品牌廠對聯發科、高通拉貨動能也恐銳減,降低兩大手機晶片廠市佔份額,不利臺灣與美國半導體指標企業發展。 對此,饒達仁認為,電信公司提供5G企業專網服務有助5G專網獨立運作,不受通訊擁塞影響,但建置5G企業專網相關設備的投資成本過高,因此一般中小企業對於5G專網的導入意願並不高。 3GPP與ITU-R的規定是,5G URLLC必須同時滿足兩個條件:32 bytes以上封包數據量成功傳輸率達99.999%以上,以及無線區間延遲達1毫秒以下,但實際應用時卻無法達此要求,特別是對延遲要求最為嚴格的「運動控制」。 CC-Link IE標準化組織對於運動控制所要求的通訊延遲約是微秒(μs)等級,即便控制系統中的某些用途允許包含應用程式處理在內約1-10毫秒的延遲,技術難度仍相當高。
5g智慧工廠: 日月光5G智慧工廠 躍進
在機櫃組裝產線也部署5G應用,在長達2公尺的機櫃組裝線進行作業時,作業員可以利用AR眼鏡上的攝影機,結合AI即時追蹤機櫃每個孔位,並將AR虛擬指示快速疊加於眼鏡前方,指引新手組裝,在組裝作業進行的同時,也能將組裝過程的影像結合AI品質檢測。 日月光綠科技教育館利用5G mmWave網路低延遲、高頻寬的特性,結合擴增實境提供參訪人員更生動的環境教育內容以及沉浸式的學習體驗,以創新思維展現日月光節約用水成效以及推展水資源循環再生理念。 預期透過發展SOP異常AI偵測技術,確保工廠中的操作員、維護人員能依循標準作業,以維持產品良率、兼顧作業安全。
此外,透過5G通訊,機器人也能將多種感測資料傳遞到遠端的伺服器或雲端進行處理,依據回饋的資訊進行後續的自動化處理。 綜上所知,新型態的智慧工廠將透過5G專網高效率的通訊網路,淬鍊出製造系統智慧化之效益,使得製造業領域未來的應用能更具優勢。 政府應與企業聯手協助有意投入5G製造領域的企業,解決5G建置成本、培養適當的資安人才及協助企業導入5G應用服務,以推動我國產業打造智慧工廠,加速邁向智慧製造的新階段。 5G技術所以能夠驅動智慧工廠加速實現,主要在於5G毫米波運用於智慧工廠、智慧製造具有許多優劣。 舉例來說,5G毫米波具有超高網速(最高10Gbps)、低延遲(0.125毫秒)、高頻寬(最大400MHz)等技術特性,應用於智慧工廠,可以結合全廠高清晰攝影,做到智慧監控、分析改善關鍵製程品質、提升產線員工精準度與效率、遠端機器人控制、AGV車精準定位與協調控制,還能結合AR輔助自動化生產組裝與排障。 為協助臺灣電路板 PCB 產業數位化轉型,並降低工廠導入 5G 專網服務門檻,中華電信推出企業專網結合智慧製造應用提供「以租代買」的創新服務模式,加速 5G 企業專網服務在電子製造產業的落地,同時讓國產 O-RAN 設備透過國內製造場域的試煉,提升國際競爭力。
5g智慧工廠: 善用智慧倉儲應用 提升企業運營競爭力
資誠(PwC Taiwan)研究指出,5G可以實現生產優化,讓生產週期更為順暢,同時減少廢棄物產出,極大化生產彈性,讓隨選式大量客製化製造成為可能,也有助工廠模組化。 此外,5G優異的連線速度與網路連接密度可強化人機介面互動,提供各種行動數據與視覺化解決方案;密集的感測器配置有助監控設備狀況,緊急停機信號出現時可以更靈敏地做出反應,以及進行預測性維護,提升製造設備的安全性與執行效率。 饒達仁認為,未來5G與AIoT對於智慧製造、智慧工廠的挑戰在於,通訊產業需積極開發基礎設施,同時尋找適用於營運過程的節能減碳方法。 對供應鏈廠商而言,須關注產品設計是否符合環境永續要求,同時考量生產過程與使用下的碳排放、綠電憑證使用是否達標。 隨著元宇宙題材、萬物連網大傳輸發酵,電信系統的效能將更仰賴AI/ML等管理軟體的輔助,才能達到降低能源耗損、節省成本增加收益,以及善盡ESG義務等目標,完成2030年減少碳排階段任務,最終實現2050年淨零碳排的終極目標。 面板大廠羣創光電則積極響應聯合國永續發展目標SDG 5g智慧工廠2025 12促進綠色經濟,確保永續消費及生產模式,例如開發廢液晶回收技術,成立全球首座全自動化萃取液晶工廠,並透過智慧製造與智慧營運,朝「資源可持續回復及循環再生」的目標推進。