TPCA启动了台湾地区PCB智能制造发展蓝图重新检视的研究,基于近年来PCB产业智能制造导入历程及考虑未来挑战,TPCA、资策会与台经院再次携手更新“台湾电路板产业智能制造蓝图”,供PCB产业链智慧化投资与升级之参考。
台湾电路板产业智能制造发展蓝图框架,是以应用层次和发展里程为基底,建构各智能制造应用发展进程。在应用层次架构上,依序可分为智能设备、智慧生产与智慧营运三大面向。每个应用层架构中,依应用的发展进程,分为联结化(数据撷取与整合)、可视化(数据呈现)、透明化(数据建模与分析)、预测化(数据预测)与适性化(决策支持辅助)。透过矩阵架构出专属于PCB制造各阶段性进程所需建置的能力,以实现短期的产线可视化(M1)、中期的生产智慧化(M2),以及长期的营运智慧化(M3)之效益。
在此同时,TPCA努力多年的PCB设备通讯协议标准(简称SEMIA3-PCBECI),也在9月初正式发布,设备联网标准的统一为PCB产业智能制造奠定基础,标准的发布将有效解决众多PCB设备与制造端通讯不统一的问题,加速PCB产业智能制造的进展。
为更好地了解此标准的情况,PCB007的记者对参与此项标准开发的沃亚科技(Weltall)股份有限公司郭一男总经理以及方鸿文经理进行了专访。
沃亚科技最主要的角色为系统整合商,这次的计划是整合四大设备商的设备机台以PLC等控制模块来链接动作,并遵循SEMI框架下的PCBECI设备联网标准接口进行数据系统整合达到设备数据联网可视化。
在计划执行过程中,我们会先了解各机台设备整体运作功能与基本参数项目,再进行整改规划系统整合,目前我们在系统联网架构都已完成,也已建置完成超过10站的设备联网可视化平台,顺利执行中。
当然执行过程中我们也遭遇到一些困难,主要是在安装过程之中,发现了一些属于系统面无法预知的经验问题,例如动态偏移涨缩值预警、PID弹性环境变量预警……,与板厂实际沟通,深入了解使用单位的需求及用途后,决定开发一些定制化解决方案,协助使用单位进行更弹性的整改,所以我认为与人实际的沟通转换成具体的想法公式或系统功能,是最具难度的挑战。
在导入一些关键参数的建议值功能时,这些建议值都是经由系统运算产生最佳结果而来,但实际导入生产机台运用时,效果却不甚理想,负责操作的老师傅依据经验法则否定系统运算出来的最佳性能曲线,这个否定机率是偏高的,唯有在适当时机导入更具系统性的机器学习,甚至是深度学习,才有机会看到全自动化生产线的曙光。
目前大多数的板厂还未导入工单系统,属于单机自动生产,现在还是大量依赖人工进行工作参数设定及排程,首要之急就是要导入扫码机系统,链接工单系统甚至是ERP系统,进行全面e化生产,才更有机会跨出门坎,朝整线自动化生产目标前进,让所有联网数据皆可追溯,才不失PCBECI导入之意义;当然,PCB制造制程虽种类众多,但复杂程度却未比半导体制程高,所以不需要用到GEM 300的技术,因为SEMI技术目前已有相当程度的模块化,使用单位可以选择需要用到的模块来进行购买就好,故相对的技术投资成本支出也就不需要那么的高了,板厂不外乎还是偏向价格成本导向来思考这件事,希望藉此来吸引整个业界广泛的来应用SEMI技术,以普及量来制价,让PCBECI广泛的应用在PCB产业界才是目前最重要的课题。
另外,业界领域内IT人员严重不足,熟悉SEMI技术的人才资源更是匮乏,本次计划目标透过我们SI系统整合商的角色,手把手的间接培训各厂的IT人员,希望在本次实地验证过程中,一起帮助使用单位维护操作人员进行整体技术提升,创造更多价值给这些辛苦的第一线人员,优化基层动力,日积月累下逐渐积少成多,凝聚更多的技术力量,让整个业界的技术得以向上跳跃提升,更可以大幅提升产业界竞争力,创造更多的利润价值。
我们在执行这个计划中,有针对目前PCB产业普遍遇到的困境,例如人力巡检监控机台运作(耗费人力)、人工数据数据抄写(耗费工时),造成遗漏或误报数据,种种疏失异常发生,使参数正确性下降。
我们提供各种定制化系统整合方式来解决,例如我们自行开发的ePM系统,能透过取得设备状态的信息、设备基本数据等,进而早期检知异常与预测设备失效时间,并搭配追踪空能与通知机制、综合零耗件使用寿命、保养频率等相关条件下,提醒使用者关于设备机台适当排程进入保养流程。我们能提供工厂端最佳设备维护管理及厂内设备集中管理之知识平台,储存提供未来对接大数据数据库所需要的信息,进而提升稼动率,提升产线生产效能、降低生产成本,并以智慧预兆来降低生产机台的故障风险,协助企业决策者拥有更多、更大量的数据来进化出生产自主决策,提高更多的产能。
PCB制程站别日趋复杂且众多,通讯种类也不一,常见的有MODBUS、OPCUA、MQTT、EtherCAT……等众多通讯协议,目前各路设备厂商能力不一,往往只专心致力于设备机台的工作功能开发,时常不愿意或缺乏整合通讯能力配合增加或修改通讯协议,遇到厂家若有订定标准整合规范时,也只是寻求有能力的SI厂商协助设备厂商进行通讯协议修改开发,既耗工又耗成本,目前在SEMI框架下制定出PCBECI通讯标准,期望政产学研界齐心协力将PCBECI通讯标准在PCB产业界全面推广开来,想方设法让厂家了解统一整合语言的好处,以磁吸效应吸引更多的厂家及设备商加入PCBECI标准,让厂家及设备商选择使用PCBECI为唯一通讯语言标准,藉此行为可减少不必要的人力开支,只需单纯培养以SEMI技术为中心出发点的人才,使用尖端SEMI技术,更容易轻松接轨日后重大技术,如机器学习、深度学习、大数据分析、AI…等重要技术,甚至是整改转型成全自动化产线、无人工厂。
主要是看终端整合平台系统可接纳的语言种类,目前单看MES系统,已有非常多的业者有能力处理各种通讯协议于单一整合平台,沃亚提供的可视化平台系统也是其中的一个,这个平台不光光是只能接收发送PCBECI的SECS/GEM沟通指令,也能透过MODBUS、OPCUA、EtherCAT、TCP/IP……等非常多的语言直接联机到现场的PLC或工作站计算机系统存取重要制程数据进行沟通,所以以平台为中心点使用各种语言整合收发命令不是问题,若要让机台单纯对其他机台进行兼容沟通则有一定程度上的难度,除了双方必须具备相同的通讯联机能力,也需要明白并清楚制定要使用哪一种语言来进行兼容整合,假设甲方使用PCBECI的SECS/GEM语言,乙方使用EtherCAT,以及厂家明确要使用PCBECI为通讯标准规范,则乙方需大张旗鼓地进行配合修改,加上Gateway进行转址及SECS/GEM命令定义及编辑,加深复杂度;反之,甲方则只需从一开始建置时期就使用EtherCAT为程序上抛基底,较乙方更具弹性,故相较之下,PCBECI更具兼容性。PCB