關注工業 4.0、智慧製造議題者,近兩年應該常聽到「Digital Twin」這個詞。這個有著數位分身、數位雙生、數位孿生等多種譯名的名詞,由於難以從字面上理解意涵,讓多數製造業者產生距離感,以至於對其技術有所疑慮。

但其實從實務面向來說,數位孿生技術並不如市場一般想像那樣需要一次導入到位、完全推翻原本工廠所有的作業流程。企業可試著先從局部導入,再視狀況逐步擴大,才是更加符合台灣產業生態的作法。即便不用做到一次完整到位,也可以讓企業看見實質的效益和改變。

「如果有一套完善的數位孿生系統和專業輔導團隊,這項技術就可以為製造業者帶來非常大的管理與生產效益。」科勝科技產品服務部門經理洪山海說。

傳統紙本、電子檔查找困難,數位孿生才能快速掌握整體狀況

數位孿生能解決的痛點,其中之一就是將工廠多年來累積的龐大資料以及老舊數據做到整合和數位化。製造業在建廠過程中的工程資訊量極大,包含產線機台位置、機台參數等眾多資訊,過去製造業大多採紙本記錄;進入數位化時代後,則改以電子檔保存。不過,無論是紙本或電子檔的管理效益都不佳。

紙本作業一直有資料堆疊,必須耗費大量時間翻閱查找的問題,此問題到後來的電子檔仍然存在。電子檔的資料同樣分散,再加上檔案資訊的設計沒有圖文連結概念,因此要資料查找的效率依然不彰。

「除了上述問題之外,另一個痛點是資料正確性問題。」洪山海經理指出,建廠過程漫長,中間必然會因應各種狀況調整設計。每一次變更,系統工程單位就會交付一版新圖文,造成導致廠方人員手上的版本過多,導致在調閱資料時查找到錯誤資訊,「數位孿生能解決以上的資料使用效益不佳、正確性不足等問題。」

工廠機台、管線 3D 化,數位孿生為製造業帶來 3 大價值

科勝科技產品銷售服務處經理潘安禹接著表示,「數位孿生簡單來說,就是將工廠裡的各種機台、管線資訊 3D 化,讓使用者經由 3D 模型可以更直覺、快速的掌握整體狀況。」

數位孿生 3D 模型不只能直接呈現最新版的設備系統資訊,還可以延伸出其他功能,例如依據設備參數進行生產和操作模擬。前者可以讓產線人員在虛擬模型上快速調整出最佳化製造流程與配方,後者則可作為教育訓練之用,利用 3D 具體圖像,縮短新進人員的學習曲線。

透過以上特色,數位孿生將為製造業者帶來三大價值:一是設備資訊可以完整而正確的保存。二是管理者可以利用識別技術,在最短時間內找到設備資訊,加快決策速度。三是位於危險或不易偵測區域的設備,仍可藉由即時的 3D 模型精準掌握相關資訊。

潘安禹經理表示,AVEVA數位孿生解決方案 ( AVEVA™  Asset Information Management;簡稱 AVEVA™ AIM  ),除了以上特色外,更進一步著手強化整合性與多項先進功能,再搭配科勝團隊的專業協助,讓製造業者能順利完成系統建構,也讓效益能如期浮現。

圖片說明:科勝科技產品銷售服務處經理潘安禹(左)與科勝科技產品服務部門經理洪山海(右)。

不只 3D,還可建立具時間維度的 4D 模型

「AVEVA 的數位孿生不是只有 3D 模型,而是涵蓋工程軟硬體設備整體資訊的完整解決方案。」潘安禹經理表示,AVEVA 的解決方案整合度高,平台會先連結製造現場各種不同類型的設備。資料匯入後再進行關聯,彙整成完整、有系統的資料庫,之後管理者就可以快速由統一入口平台查詢資料。

另外,一般 3D CAD 模型會因軟體廠牌有不同檔案格式,而 AVEVA 數位孿生平台無需另外授權,就可觀看市場上主流品牌的 CAD 檔案。此外,還加入時間維度,讓模型能一次顯示各時間點的版本,從原本的 3D 變成 4D,更能協助管理者快速了解系統設備的設計變動歷程。

廠房從早期建造到目前營運,歷經多年不免會有設計變更、增設或移動機台、舊有資訊保存問題,無法確保目前工程資料的準確性及完整性。AVEVA 可以透過雷射掃描與相關技術,精確定位管線與設備的位置,縮短 3D 模型建製時間,校對 2D 圖面(如:P&ID 圖),達到敏捷導入。

圖片說明:工業製造常用的資料與數據皆可彙整到 AVEVA 數位孿生平台中互相關聯,在平台上就可找到設備、廠房所有相關資料甚至是即時運行數據。

工廠導入數位孿生 3 萬條管線 + 600 部設備全都精準定位!

AVEVA 的數位孿生解決方案在業界已多有應用,台灣化工大廠就在科勝的協助下,利用 AVEVA 平台的雷射掃描逆向工程功能,在 6 萬平方公尺的廠房內,為超過 3 萬 7 千條的管線與 600 餘部設備找出精準定位,並藉此紀錄管線網路的狀態,落實製程安全管理目標,在勞檢稽核時也可提供完整資訊。

儘管數位孿生的導入優勢明顯,但目前台灣製造業仍多抱持觀望態度。洪山海經理分析原因不外乎導入效益與成本。

台灣中小企業對於數位孿生後帶來的實質效益有所疑慮。對於導入效益,洪山海經理表示在這個數位化時代,資訊的掌握能力將決定企業的競爭力,「數位孿生可以讓企業在最短時間內找到最正確的資訊,顯著可見的效益對產線效能和決策品質都大有幫助。」

圖片說明:透過逆向工程,AVEVA 數位孿生平台能精準還原生產現場密集的管線與設備。除能幫助人員快速找到正確資訊外,更可加速學習曲線並且落實生產安全管理。

至於成本問題,洪山海經理則建議資源有限的中小企業可先從局部導入,再視狀況逐步擴大。另外,AVEVA 也提供訂閱制服務,讓企業不必一次投入大量建構資本。後續的系統升級維護也會由 AVEVA 的團隊負責,讓企業能大幅降低工廠的 IT 營運費用。

洪山海經理提到,近年來全球產業環境的變化越來越快,製造業必須擁有強大的資訊掌握能力,才能精準調配資源、制定高品質策略快速回應市場需求。「AVEVA 的數位孿生平台不僅是好用的工具,製造業者還可藉由先進功能為設備賦能,以數位化思維與架構優化產線管理效益,讓企業競爭力再升級。」