半(ban)導(dao)體(ti)科(ke)技(ji)將(jiang)自(zi)動(dong)化(hua)與(yu)智(zhi)能(neng)化(hua)帶(dai)入(ru)了(le)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)在(zai)線(xian)，讓(rang)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)的(de)速(su)度(du)與(yu)效(xiao)率(lv)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)。盡(jin)管(guan)因(yin)此(ci)搶(qiang)走(zou)不(bu)少(shao)勞(lao)工(gong)的(de)飯(fan)碗(wan)令(ling)人(ren)詬(gou)病(bing)，然(ran)而(er)邁(mai)向(xiang)更(geng)先(xian)進(jin)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)線(xian)，甚(shen)至(zhi)是(shi)更(geng)高(gao)一(yi)層(ceng)的(de)無(wu)人(ren)工(gong)廠(chang)願(yuan)景(jing)，卻(que)依(yi)然(ran)是(shi)所(suo)有(you)工(gong)廠(chang)企(qi)業(ye)主(zhu)汲(ji)汲(ji)營(ying)營(ying)追(zhui)求(qiu)的(de)目(mu)標(biao)。

　　半自動化vs智能化

　　NI嵌入式係統項目經理VineetAggarwal指zhi出chu
，機ji器qi與yu人ren不bu同tong
，想xiang要yao讓rang機ji器qi順shun利li運yun作zuo
，就jiu必bi須xu給gei予yu一yi堆dui指zhi令ling。自zi動dong化hua的de意yi義yi，也ye就jiu是shi讓rang機ji器qi能neng夠gou知zhi道dao在zai什shen麼me地di方fang
，該gai進jin行xing怎zen樣yang的de動dong作zuo，而er不bu出chu錯cuo。加jia入ru更geng多duo的de指zhi令ling之zhi後hou
，能neng處chu理li的de事shi情qing就jiu更geng多duo
，且qie能neng更geng早zao預yu期qi會hui發fa生sheng的de事shi。

　　隻zhi不bu過guo，機ji器qi與yu人ren畢bi竟jing不bu同tong，當dang人ren累lei了le會hui知zhi道dao需xu要yao休xiu息xi，但dan機ji器qi若ruo沒mei給gei予yu休xiu息xi的de指zhi令ling，會hui一yi直zhi不bu斷duan做zuo下xia去qu。因yin此ci，指zhi令ling在zai人ren的de認ren知zhi裏li是shi理li所suo當dang然ran的de是shi，對dui機ji器qi來lai說shuo卻que完wan全quan不bu然ran。而er從cong自zi動dong化hua到dao智zhi能neng化hua，其qi實shi就jiu是shi不bu斷duan給gei予yu更geng多duo的de指zhi令ling，讓rang機ji器qi能neng更geng有you效xiao率lv地di做zuo出chu更geng正zheng確que的de前qian期qi判pan斷duan，使shi其qi提ti高gao生sheng產chan效xiao能neng、加快測試速度
，或者提高機器壽命、並減低人員的傷亡。不同指令給予機器不同程度的進化，然而最終目的
，都是希望讓機器的行為更接近人類。

　　dangran
，yaorangjiqigaoduzidonghua，shenzhizhinenghua
，suoxuyaodezhilingjianghuifeichangpangda。tangruoshujuliangduo
，xinxichuliyoufenshuyubutongdepingtai
，bujinduiyuzhengtiyizhixingjiangchanshenghendawenti，shenzhikenenghuichaoguohexinpingtaibenshendefuheliang。

　　NI營銷經理郭皇誌表示
，NI針zhen對dui工gong業ye自zi動dong化hua所suo打da造zao的de平ping台tai

，其qi設she計ji的de初chu衷zhong就jiu是shi希xi望wang能neng讓rang整zheng個ge係xi統tong透tou過guo同tong一yi個ge處chu理li核he心xin
，來lai進jin行xing訊xun號hao的de判pan別bie與yu運yun動dong的de控kong製zhi。就jiu像xiang人ren也ye是shi透tou過guo同tong一yi個ge頭tou腦nao去qu處chu理li所suo有you的de事shi情qing一yi樣yang，如ru此ci可ke將jiang錯cuo誤wu產chan生sheng的de機ji率lv降jiang至zhi最zui低di。

　　工業自動化3大方向

　　自動化當然是工廠生產的利器。在工業自動化一途上，有三大重要發展方向。包括性能提升、降低成本
、與功能安全。在性能的提升上，目前不論是智能電網，或者智能化生產工具等，都強調高性能，包括節能減碳
、更有效率等，以達到節能減碳的目的。在降低成本上，關鍵在於單芯片的使用，以及多軸化控製。

　　特te別bie是shi多duo軸zhou控kong製zhi
，過guo去qu工gong廠chang所suo使shi用yong的de機ji器qi手shou臂bi，多duo半ban隻zhi有you四si到dao五wu個ge關guan節jie。而er未wei來lai因yin應ying工gong廠chang自zi動dong化hua，為wei了le更geng有you效xiao率lv並bing降jiang低di成cheng本ben
，需xu要yao設she計ji結jie構gou更geng為wei複fu雜za的de機ji器qi手shou臂bi

，可ke以yi同tong時shi間jian多duo軸zhou同tong時shi工gong作zuo，而er非fei像xiang過guo去qu不bu同tong軸zhou隻zhi能neng分fen時shi工gong作zuo。

　　zhiyugongnenganquandeqiangtiao
，qishishiguangyishengminganquandebaozhang，zheyishishijiedequshi。yejiushiruhebaohujiqibusunhuai，renyuanbushangwang。yinweizidonghuachanxianruguoxuyaojingchangweixiubaoyang，tingdiaoyitiaochanxian，jiangzaochenghendasunshi。ciwai
，jiqiruguojingchangfashengwenti，buzhishebeibenshenyishousunshang
，yeyizaochengrenyuanshanghai。

　　目前許多廠商都主推能滿足這些需求的產品，例如FPGA大廠Altera與Xilinx都持續推出工業自動化相關的FPGA參考設計
，量測大廠NI也主打以自家LabVIEW圖形化開發軟件為核心的工業自動化開發平台，工業自動化市場正蓬勃發展。

　　多軸化是產業升級關鍵

　　在機器人產業中，常見到的機器人種類包括DeltaRobot，以(yi)及(ji)工(gong)業(ye)產(chan)在(zai)線(xian)的(de)機(ji)器(qi)手(shou)臂(bi)。若(ruo)著(zhe)眼(yan)的(de)是(shi)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)市(shi)場(chang)，則(ze)機(ji)器(qi)手(shou)臂(bi)就(jiu)是(shi)目(mu)前(qian)重(zhong)眾(zhong)所(suo)注(zhu)目(mu)的(de)焦(jiao)點(dian)了(le)。因(yin)為(wei)工(gong)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)能(neng)進(jin)展(zhan)到(dao)怎(zen)樣(yang)的(de)程(cheng)度(du)

，就(jiu)端(duan)視(shi)機(ji)器(qi)手(shou)臂(bi)的(de)技(ji)術(shu)層(ceng)級(ji)。

　　Alterayataiqugongyeyewubushichangkaifajinglijiangyunguibiaoshi，weiletigaogongyechanxiandezidonghuachengdu，muqianjixieshoubichaoxiangduozhouhuafazhanshizuizhuyaodequshi。duozhouhua，gumingsiyijiushizaitongyizhijixieshoubishang，youduokebutongmadatongshihuofenshijinxingdongzuo，qimudejiushiweilerangtongyigechanpin

，keyizaitongyitiaoshengchanzaixianjiuwanchengshengchanliuchengdesuoyougongzuo
，bubifenduodaochanxianlaijinxing，rucikeyijieshengpangdaderenliyushijianchengben。

　　隻zhi是shi，為wei了le達da到dao多duo軸zhou化hua的de目mu的de

，機ji械xie手shou臂bi上shang的de馬ma達da軸zhou數shu就jiu必bi須xu非fei常chang多duo。這zhe些xie不bu同tong的de馬ma達da，或huo許xu同tong時shi連lian動dong，或huo許xu分fen時shi動dong作zuo，然ran而er關guan鍵jian就jiu在zai於yu能neng互hu相xiang配pei合he。也ye就jiu是shi某mou個ge軸zhou旋xuan轉zhuan到dao了le某mou個ge特te定ding角jiao度du時shi，另ling幾ji個ge軸zhou都dou必bi須xu到dao達da相xiang對dui的de位wei置zhi上shang。其qi中zhong將jiang會hui牽qian涉she到dao多duo軸zhou旋xuan轉zhuan時shi間jian差cha的de複fu雜za運yun算suan
，這zhe也ye正zheng是shi擁yong有you並bing行xing處chu理li能neng力li的deFPGA
，比起僅能進行串行處理的CPU或MCU，在工業自動化領域更具有優勢的地方。

　　江允貴舉例說，例如拿半導體封裝廠的產線來看，進行芯片封裝作業時
，機械手臂的運作是非常複雜的
，最多可以需求到60多軸的運作。也就是在同一條產在線，若要打好一個封裝，必須同時進行60幾(ji)種(zhong)動(dong)作(zuo)，其(qi)中(zhong)將(jiang)會(hui)牽(qian)涉(she)到(dao)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)的(de)機(ji)械(xie)動(dong)作(zuo)。在(zai)加(jia)工(gong)的(de)同(tong)時(shi)，當(dang)一(yi)個(ge)軸(zhou)轉(zhuan)到(dao)某(mou)角(jiao)度(du)時(shi)，其(qi)他(ta)軸(zhou)都(dou)必(bi)須(xu)配(pei)合(he)到(dao)達(da)特(te)定(ding)位(wei)置(zhi)上(shang)。這(zhe)種(zhong)相(xiang)對(dui)的(de)動(dong)作(zuo)
，正(zheng)是(shi)機(ji)械(xie)手(shou)臂(bi)設(she)計(ji)上(shang)

，最(zui)為(wei)複(fu)雜(za)的(de)部(bu)分(fen)。又(you)例(li)如(ru)直(zhi)升(sheng)機(ji)的(de)螺(luo)旋(xuan)槳(jiang)葉(ye)片(pian)，切(qie)割(ge)時(shi)必(bi)須(xu)同(tong)時(shi)進(jin)行(xing)五(wu)軸(zhou)的(de)連(lian)動(dong)。除(chu)了(le)機(ji)械(xie)手(shou)臂(bi)會(hui)自(zi)己(ji)轉(zhuan)動(dong)
，切(qie)割(ge)刀(dao)也(ye)必(bi)須(xu)同(tong)時(shi)旋(xuan)轉(zhuan)，是(shi)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)的(de)多(duo)軸(zhou)同(tong)時(shi)連(lian)動(dong)加(jia)工(gong)。

　　就(jiu)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)來(lai)說(shuo)，越(yue)多(duo)軸(zhou)的(de)應(ying)用(yong)，越(yue)能(neng)把(ba)產(chan)線(xian)加(jia)工(gong)的(de)層(ceng)級(ji)，再(zai)往(wang)上(shang)提(ti)升(sheng)。透(tou)過(guo)複(fu)雜(za)的(de)多(duo)軸(zhou)加(jia)工(gong)

，可(ke)以(yi)讓(rang)產(chan)品(pin)更(geng)有(you)變(bian)化(hua)性(xing)。這(zhe)也(ye)是(shi)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)趨(qu)勢(shi)。

　　機器視覺重要性日增

　　NI也特別強調機器視覺的重要性。在很多情況下，工廠作業員經常會因為疲勞與人類的錯覺等因素
，導致透過人眼檢視容易出現問題。NI技術營銷工程師黃翔鉎說
，NI的機器視覺開發模塊，便是專為開發布署機器視覺應用而設計。其中內建數百筆函式，可透過多部相機擷取影像，並透過強化影像、對象定位、識別對象
、量測零件，並檢驗對象是否存在
，以便圖像處理作業。

　　事實上，在機器手臂上增加傳感器，例如加入CCD視訊模塊
，來讓機器正確動作與定位，或者加入傳感器

，讓機器的運作變得更靈敏與聰明
，是工業自動化重要的發展方向。目前LabVIEW機ji器qi視shi覺jiao開kai發fa模mo塊kuai，可ke透tou過guo多duo部bu相xiang機ji與yu機ji器qi視shi覺jiao軟ruan件jian來lai擷xie取qu並bing處chu理li影ying像xiang，因yin此ci可ke減jian少shao維wei護hu成cheng本ben與yu開kai發fa時shi間jian
，如ru需xu更geng換huan硬ying件jian
，也ye隻zhi要yao彙hui入ru現xian有you程cheng序xu代dai碼ma即ji可ke。

　　黃翔鉎說，這套開發模塊最大優點，就是能以一整套完整的算法來處理影像
，不論是藥品包裝的光學文字辨識(OCR)

，或是檢驗太陽能麵板的瑕疵，都能透過機器視覺開發模塊的算法數據庫，來解決各種機器視覺應用的難題。

　　在一個自動化工廠中
，包括工業以太網(IndustrialNetworking)、可程序邏輯控製器(PLC)、伺服驅動器、IO
、HMI等，都是極受重視的項目。以台灣出口產品中最知名的工具機台(CNC)為例，一個完整的車床、洗床、磨床等

，幾乎涵蓋了以上的所有關鍵組件。

　　zaizhexieguanjianzujianzhong，gongyeyitaiwangdejiaosejuzuqingzhong。yinweizaigongchangzidonghuachanzaixian
，xinxidechuandidoushitouguogongyeyitaiwanglaijinxinglianjie。gongyeyitaiwangbuzhinengyongyugongyezidonghua，baokuoyundongkongzhi、智能電網
、高鐵車廂
、捷運閘門連貫
、紡織機、工具機等
，都是工業以太網的應用範圍。

　　工業以太網的傳輸線與一般PC所使用的以太網絡線相同。傳統的工業傳輸線路，包括地址線、數shu據ju線xian與yu控kong製zhi線xian等deng，必bi須xu采cai用yong一yi大da捆kun的de並bing行xing線xian路lu，但dan透tou過guo工gong業ye以yi太tai網wang，隻zhi需xu要yao一yi條tiao線xian就jiu可ke以yi傳chuan送song命ming令ling來lai控kong製zhi數shu據ju
，不bu需xu要yao使shi用yong數shu量liang龐pang大da的de線xian材cai。而er工gong業ye以yi太tai網wang也ye擁yong有you工gong業ye應ying用yong所suo需xu要yao的de容rong餘yu、以及時間定時管理等功能
，盡管工業以太網與家用的PC以太網並非完全相同，然而其精神是一致的。

　　江允貴說，對於工業以太網
，各家大廠都推出自有標準。例如西門子的自有標準為ProFiNET、美國的ROCKWELL標準叫做EtherNetIP、德國Beckhoff推的是EtherCAT、奧地利的B&R則主推EthernetPowerlink，每mei家jia大da廠chang都dou推tui出chu自zi有you的de協xie議yi，其qi心xin態tai無wu非fei希xi望wang市shi場chang都dou來lai使shi用yong自zi家jia的de協xie議yi，如ru此ci一yi來lai，可ke以yi球qiu員yuan兼jian裁cai判pan，但dan也ye導dao致zhi市shi場chang的de標biao準zhun紛fen亂luan無wu章zhang。

　　各家廠商盡管都有自家標準，但為了市場占有率
，也必須支持其他廠商的協議。隻是工業以太網標準如此繁多，又該怎麼做?

　　目前市場上存在許多解決方法，例如采用ASIC，但(dan)隻(zhi)能(neng)選(xuan)擇(ze)固(gu)定(ding)種(zhong)類(lei)的(de)協(xie)議(yi)。有(you)些(xie)廠(chang)商(shang)則(ze)將(jiang)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)協(xie)議(yi)做(zuo)成(cheng)小(xiao)型(xing)的(de)模(mo)塊(kuai)，因(yin)應(ying)客(ke)戶(hu)需(xu)求(qiu)，更(geng)改(gai)模(mo)塊(kuai)來(lai)支(zhi)持(chi)不(bu)同(tong)協(xie)議(yi)。但(dan)缺(que)點(dian)是(shi)必(bi)須(xu)針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)協(xie)議(yi)，做(zuo)出(chu)多(duo)種(zhong)模(mo)塊(kuai)，不(bu)隻(zhi)成(cheng)本(ben)提(ti)高(gao)
，在(zai)管(guan)理(li)上(shang)也(ye)不(bu)具(ju)靈(ling)活(huo)性(xing)。這(zhe)些(xie)方(fang)式(shi)，盡(jin)管(guan)都(dou)能(neng)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)
，但(dan)都(dou)不(bu)是(shi)最(zui)佳(jia)的(de)方(fang)案(an)。

　　江允貴指出，其實要解決這些問題
，需要一顆FPGA就夠了。FPGA由於是可程序邏輯芯片，因此要什麼協議，隻需要把該協議的IP寫入FPGA裏就能支持一次搞定，完全擁有彈性與靈活性。

　　無人工廠不是夢

　　從自動化到智能化，工業生產線的終極目標
，就是要能打造出真正無人的作業環境。然而這究竟隻是個夢想
，還是真有實現的一天呢?其(qi)實(shi)一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，機(ji)器(qi)都(dou)需(xu)要(yao)透(tou)過(guo)人(ren)類(lei)的(de)程(cheng)序(xu)撰(zhuan)寫(xie)，使(shi)其(qi)進(jin)行(xing)動(dong)作(zuo)。目(mu)前(qian)已(yi)有(you)許(xu)多(duo)機(ji)器(qi)人(ren)，開(kai)始(shi)擁(yong)有(you)智(zhi)能(neng)學(xue)習(xi)的(de)能(neng)力(li)
，可(ke)以(yi)透(tou)過(guo)經(jing)驗(yan)來(lai)使(shi)其(qi)更(geng)進(jin)化(hua)。

　　guohuangzhishuo

，rangjiqiyouxuexigongneng
，qishishihenburongyideshi
，ranerzhedouyijingkeyizuodaole。fanguanyaodadaogongchangdezidonghua，qishibirangjiqiziwoxuexi
，haiyaolaiderongyixuduo。congzheyangdeguandianlaikan，quanzidonghuadewurengongchang，bingfeiyaobukejidemengxiang。

　　其(qi)實(shi)目(mu)前(qian)許(xu)多(duo)任(ren)務(wu)廠(chang)都(dou)已(yi)陸(lu)續(xu)在(zai)部(bu)分(fen)區(qu)域(yu)，采(cai)用(yong)無(wu)人(ren)化(hua)的(de)全(quan)機(ji)器(qi)運(yun)作(zuo)。這(zhe)顯(xian)然(ran)已(yi)經(jing)是(shi)無(wu)人(ren)工(gong)廠(chang)的(de)初(chu)步(bu)實(shi)現(xian)，未(wei)來(lai)廠(chang)房(fang)無(wu)人(ren)化(hua)的(de)區(qu)域(yu)勢(shi)必(bi)將(jiang)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)，讓(rang)更(geng)多(duo)任(ren)務(wu)作(zuo)都(dou)可(ke)以(yi)交(jiao)由(you)機(ji)器(qi)來(lai)完(wan)成(cheng)。