1

2018年12月13日

智慧機械雲端服務平台

應用先進製造物聯雲於智慧工廠自動化

Applying AMCoT for iFA

TAMI智慧機械產學研委員會議

鄭芳田Fan-Tien Cheng

國立成功大學智慧製造研究中心Intelligent Manufacturing Research Center (iMRC)

National Cheng Kung University

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大綱

先進製造物聯雲(AMCoT)

旗艦型智慧機上盒(CPA)

AMCoT雲端平台系統展示

智慧工廠自動化(iFA)智慧製造方案戰略聯盟

中華電信IoT智慧聯網大平台服務優勢

中華電信IoT 資安監控系統

製造服務自動建置機制(MSACS)

iFA之主要功能與效益

Business Model營運模式

3

CPA CPA CPA CPA CPA CPA CPA CPACPACPA CPACPA

Material flow

Information flow

Take UMP as example

Exposure Cu

Plating

Positive

Photoresist

Coating

Sputtering

Deposition Stripping Developing Etching

THKCu THKTi CD CD THK

Delivery after

Total InspectionReflow

Flux

Clean

Metrology

Exterior Defects

Check

Metrology

Ball

Height/DiameterMetrology

Ball Sheer

Ball

mount

UV Mask

先進製造物聯雲(AMCoT)

Advanced Manufacturing Cloud of Things

Equipment

Prognosis

Predictive

Maintenance

Simulation

IYM

...Model

Creation

Virtual

Metrology

AVM

...

R2R

Yield

EnhancementYield

Management

IPM

Control

AlgorithmStrategy...

Service Broker

...

Cloud of Things Services ( SOAP / REST )

Big Data Analytics Apps

HDFSRDB

Manufacturing Services Automated Construction

Scheme (MSACS)

National Cheng Kung University

e-Manufacturing Research Center

4

先進製造物聯雲Advanced Manufacturing Cloud of Things (AMCoT)

5

CPA 架構

CPA Control Kernel

Data Collection Manager

Equipment DriverApplication Interface

Pluggable

Application

Module

Pluggable

Application

Module

...

Communication Service

REST SOAP

DCR

DCPDatabaseController

PageMaker

Command Handler...

Database

GPIO

Driver

ZigBee/WSN

Driver

(USB/COM)

Ipv4

Driver

(Wi-Fi/Ethernet)

IPv6/WSN

Driver

(6LoWPN)

Taiwan Patent : I225606

US Patent：7,162,394

Japan Patent：4303640

旗艦型智慧機上盒(CPA)

Data Collection and Communication

Data Collection from all the physical

objects is the fundamental feature of

CPA.

Horizontal & Vertical

Communications for integrations

among physical objects, cyber

systems, and human operators can

enable reporting and decision

making of CPS.

Identification

All physical objects in WIPs should

be uniquely identifiable.

CPA should know where the object

is and what the object does at any

time.

Smart Applications

Various Smart Applications can be

implemented as pluggable

application modules and plugged

into CPA.

National Cheng Kung University

e-Manufacturing Research Center

6

AMCoT雲端平台系統展示

航太產業3. 機匣加工

(2016.04.15漢翔)

吹瓶機產業5. 射出成型吹瓶機

(2018.08.15 2018 TaipeiPlas銓寶)

半導體產業1. 黃光製程

(2018.08.01日月光)

化工產業(碳纖)

4. 碳纖製程(2018.04.01 台塑台麗朗)

汽機車產業2. 鋁輪圈加工

(2018.05.09 2018 iMTDuo遠東機械)

National Cheng Kung University

e-Manufacturing Research Center

7

AMCoT雲端平台系統展示

航太產業3. 機匣加工

(2016.04.15漢翔)

吹瓶機產業5. 射出成型吹瓶機

(2018.08.15 2018 TaipeiPlas銓寶)

半導體產業1. 黃光製程

(2018.08.01日月光)

化工產業(碳纖)

4. 碳纖製程(2018.04.01 台塑台麗朗)

汽機車產業2. 鋁輪圈加工

(2018.05.09 2018 iMTDuo遠東機械)

8

2. 2018 iMTDuo AMCoT展示—鋁輪圈加工 (遠東機械)

1. 1. 1.

2.

3.

4.

5.

6.

IP：118.174.227.236

HiCloud IP

For 泰國：210.61.11.10:3341

9

AVM現場展示 (泰國客戶)

10

2018 iMTDuo蔡英文總統參觀遠東機械集團之鋁輪圈智慧機械雲 (2018.5.9)

11

蔡總統聆聽智慧機械雲介紹

National Cheng Kung University

e-Manufacturing Research Center

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AMCoT雲端平台系統展示

航太產業3. 機匣加工

(2016.04.15漢翔)

吹瓶機產業5. 射出成型吹瓶機

(2018.08.15 2018 TaipeiPlas銓寶)

半導體產業1. 黃光製程

(2018.08.01日月光)

化工產業(碳纖)

4. 碳纖製程(2018.04.01 台塑台麗朗)

汽機車產業2. 鋁輪圈加工

(2018.05.09 2018 iMTDuo遠東機械)

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Online & Real-Time Total Inspection

AVM Server

Material Tracking: Workpiece ID

Sensor Data: Temperature,

Pressure, Lever Position

Machining Parameter Setting

CPA

5. 2018 TaipeiPlas AVM 展示—射出成型吹瓶機 (銓寶)

14

hicloud IP

For 南港：210.61.11.10:8003

1.

2.

3.

4.

5.

6.

台北南港南港展覽館

IP：61.222.9.67

台北南港展覽館

雲端AVM展示：在台北南港現場即時預測產品加工品質

15

雲端AVM服務之8穴寶特瓶加工品質監看Web GUI

16

AVM現場展示—射出成形吹瓶機

17

智慧型預測保養(Intelligent Predictive Maintenance, IPM)系統架構圖

18

LSS8機台關鍵零組件之物料清單

直線式8穴拉吹機

變節距系統

拉吹系統

成型系統

成型模具組

左側開關模動力組

線性滑軌

線性滑軌滑塊

右側開關模動力組

連桿組

滾筒夾爪組

滾筒組

凸輪從動元件

夾具組

線性軸承

感應組件

拉桿組件

封口電磁閥組

線性滑軌滑塊

連桿組

感應器線性滑軌

高壓電磁閥

自潤軸承

自潤軸承

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感測資料：震動、電流

AVM ServerIPM Server

CPA

IPM系統應用於吹瓶機加工自動化

20

變節距系統

線性軸承

遠端即時監看機台健康狀態與剩餘壽命之Web GUI

21

1.

2.3.

4.5.

6.

hicloud IP

For 南投：210.61.11.10:3343

南投客戶

IP：1.165.57.138

雲端IPM展示：在台北南港現場遠端即時監看南投客戶機台健康狀態與剩餘壽命

22

雲端IPM展示影片

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2018 TaipeiPlas陳建仁副總統參觀銓寶集團之吹瓶機智慧製造雲 (2018.8.15)

24

TAIPEI PLAS 2018 –智慧機械獎

2018.08.22 經濟日報

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智慧工廠自動化(iFA)智慧製造方案戰略聯盟

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旗艦型智慧機上盒

預測保養模型

全自動虛擬量測

大數據分析平台

機台管理系統

刀具磨耗壽命管理

智慧型預測保養

其它功能模組

MESERP

可抽換機台資料交換模組

...

通訊模組

... PAMn OPC UAFANUC

Driver

ITRI

Driver

可抽換應用程式模組

PAM1

可抽換機台資料交換模組

...

通訊模組

... PAMn OPC UAFANUC

Driver

ITRI

Driver

可抽換應用程式模組

...

...

iFA隨機版系統架構圖

27

iFA雲端版系統架構圖

旗艦型智慧機上盒

預測保養模型

全自動虛擬量測

大數據分析平台

機台管理系統

刀具磨耗壽命管理

智慧型預測保養

其它功能模組

MESERP

可抽換機台資料交換模組

...

通訊模組

... PAMn OPC UAFANUC

Driver

ITRI

Driver

可抽換應用程式模組

PAM1

可抽換機台資料交換模組

...

通訊模組

... PAMn OPC UAFANUC

Driver

ITRI

Driver

可抽換應用程式模組

...

...

製造服務自動建置機制

UTM防火牆

IoT物聯網應用共通平台連接管理CMP 設備管理DMP 業務管理BAP 應用支援AEP

資訊安全

資料加密 資安檢測 權限管控

HiNet

寬頻網路

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智慧化服務I

全自動虛擬量測(AVM)

全自動虛擬量測(AVM)：將離線且延遲之抽檢，轉變成線上且即時之全檢。

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智慧化服務II

智慧型預測保養(IPM)

智慧型預測保養(IPM)：預測機台關鍵零組件剩餘壽命，減少非預警當機。

30

智慧化服務III

刀具磨耗壽命管理(TLM)

刀具磨耗壽命管理(TLM)：即時監控刀具狀態、提供妥適更換刀具時間點。

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智慧化服務IV

機台管理系統(EMS)

機台管理系統(EMS)：掌握工廠稼動率、並監控設備總合效率(OEE)。

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中華電信IoT智慧聯網大平台服務優勢

業界標準通訊介面 (RESTful、Websocket)。

聯網裝置巨量資料收容。

PKI 雙向認證及資料加密。

高可用、高延展的容器彈性運算架構。

服務部署快速，降低企業成本。

ACM: Application Container Management

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中華電信IoT資安監控系統

IoT資安監控系統監控IoT大平台的網路連線與主機行為，協助平台管理者掌握當前資安現況，即時反應資安威脅以保護重要資產。 以日誌、流量與行為三大面向進行全方位資安監控，即時掌握IoT大平台之安全狀態，偵測異常活動並快速定位受駭範圍。

利用巨量資料與回溯分析技術，偵測未知的網路威脅，找出潛伏之惡意標的。

提供事件鑑識分析管道，追查入侵事件始末，以利修補漏洞，防範攻擊再度發生。

蒐集關鍵網路設備之重要日誌，可透過EyeQuila LPro進行異常行為關聯分析

透過EyeQuila GPro對網路流量進行收容與分析，將可提升網路可視性，有助於惡意活動之揭露

閘道或裝置的應用程式運行狀態、網路存取與檔案異動等行為，可幫助確認設備是否正在進行異常活動

日誌分析

流量分析

行為分析

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中華電信資安艦隊安全防護

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製造服務自動建置機制(MSACS)

圖 3. 將已建置於iMRC私有雲的AVM服務移植至hicloud公有雲上的AMCoT平台

圖 1. MSACS工作流程圖

製造服務自動化建機制(Manufacturing

Service Automated Construction

Scheme, MSACS)能夠讓隨機演算法軟體包快速且自動地建置成雲製造服務，透過三個階段工作流清楚定義並解決隨機軟體包在建構成雲製造服務會遭遇到的問題，大幅減輕人工建置雲製造服務之負擔。

圖 2. 運用MSACS在iMRC私有雲上建立AVM服務流程圖

37

製造服務自動建置機制Manufacturing Service Automated Construction Scheme (MSACS)

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iFA之主要功能與效益

• 完成智慧製造(工業4.0)所需之大數據資料收集基礎建置

[應用CPA -- 萬物聯網和邊緣運算]

• 建構雲端運算平台[應用AMCoT與IoT智慧製造聯網架構 -- 雲製造]

• 建構資安防護與監控系統[應用IoT資安監控系統 -- 資安監控]

• 掌握工廠稼動率並監控設備總合效率(OEE)

[應用EMS -- 機台管理]

• 完成所有在製品與最後產品全檢的功能建置[應用AVM -- 產品全檢以確保品質]

• 完成提升生產機台妥善率的功能建置[應用IPM -- 預測機台剩餘壽命避免無預警當機]

• 監控刀具即時狀態提供妥適更換刀具時間點[應用TLM -- 預測刀具磨耗狀況與剩餘壽命]

• 完成辨識良率損失之根本原因的功能建置[應用IYM -- 快速找出造成影響良率之原因並持續改善]

達成所有生產產品接近零缺陷之工業4.1的境界

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Business Model營運模式

工具機

HiLink

IP-VPN網路HiNet

寬頻網路

UTM

防火牆

智慧機械雲

半導體設備CPA

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iFA智慧機械雲軟硬體產品整合

關鍵合作夥伴 (Key Partners)1.中華電信2.成功大學 智慧製造中心

E化製造中心

3. iMSS4.先知科技

關鍵活動 (Key Activities)機械領域iFA與AVM相關雲端技術開發

關鍵資源 (Key Resources)1.軟體：成大、iMSS、先知2.硬體：中華電信、iMSS

價值主張 (Value Proposition)1.大量生產之產品欲達到”零缺陷“之境界

2.提高產品競爭力、CP值與對手差異化

客戶關係 (Customer Relationships)大量生產且客製化

通路 (Channels)中華電信雲端與網路相關技術平台

目標客層 (Customer Segments)1.台灣製造領域2.對提升產業價值與智慧製造有興趣使用者

成本架構 (Cost Structure )1.軟體客製化開發2.客訴管理3.內部維運管理成本4.前期硬體投入相關成本5.承租期間軟硬體維運成本

收益流 (Revenue Streams)1.不同產業別客製化軟體開發2.硬體銷售3.每月月租費(TWD$ 26,690)

(含乙套AVM標準功能為例)

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iFA智慧機械雲軟硬體產品整合

合作單位 提供軟硬體產品項目

1.HiNet/HiLink網路、IoT物聯網平台與資安產品。2.旗艦型智慧機上盒(CPA)硬體設備。

成大1.雲端版智慧機械AVM、IPM、TLM與EMS等系統。2.旗艦型智慧機上盒(CPA)軟體授權。

1.旗艦型智慧機上盒(CPA)軟體安裝設定與客製化開發。2.連接AVM通信軟體等開發。

智能生產方案服務

1.機台設備介接旗艦型智慧機上盒(CPA) 。2.機台上使用之加速規、電流搜集器、中控台電腦與客製化人機介面等整合規劃與建置。

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iFA智慧機械雲推廣與營運分工

工作任務 任務分工 支援單位

通路推廣篩選製造業推廣 中華電信企客通路

銷售支援 iMSS智能生產公司

系統規劃與建置

物聯網平台、網路、資安與旗艦型智慧機上盒設備

中華電信南分公司資訊處

機台、監控設施、人機介面等系統整合

iMSS智能生產公司

系統保固維運

一級維運(電話或到場服務)

中華電信各營運處資通單位

二級維運iMSS智能生產公司先知科技

三級維運成大iMRC

中華電信研究院智聯所