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【雲協技術專家專欄】5G專網智慧工廠的高效生產

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英業達資深副總/台灣雲端物聯網產業協會副秘書長、技術專家 陳逸萍

5G專網市場正在蓬勃發展,並呈現快速增長的趨勢。ABI Research的報告預測,到2030年,企業垂直應用領域使用5G專網的市場規模將超過1,090億美元(逾新台幣3兆元),從2022年開始,將成為關鍵時刻,各行各業透過不同的概念驗證模式(POC)將5G專網應用落地,並證明其效果;同時,隨著網通設備如小型基地台和5G FWA(固定無線接入)的升級,以及企業對5G專網的推動,TrendForce預估今年的5G市場規模將達到145億美元,到2026年有望增長至370億美元,年複合成長率約為11%。

網路通訊分為兩種類型:一是消費者使用的公眾網路,二是用於特殊任務的專用網路,例如交通、電力和軍事等領域;然而,近年來隨著5G技術的演進,我們可以透過網路切片技術和專網專用頻譜等解決方案來打造5G專網,這促使智慧城市、智慧醫療、智慧工廠等領域展現出無限可能,滿足各自對於專屬5G專網的需求。5G專網可應用於多個行業,包括製造業、物流和運輸業、能源業、農業、醫療保健等,這些行業對於低延遲、高頻寬和可靠連接的需求推動了5G專網的快速發展。

5G專網的市場增長受到多個主要因素的推動,其中包括物聯網(IoT)應用的增加、對高速數據傳輸和低延遲的需求以及對更安全和私密通信的要求的提高。這些因素共同推動了5G專網的快速發展。5G專網市場中,主要參與者包括來自全球各地的電信運營商、網絡設備供應商和解決方案提供商;知名的參與者包括愛立信、華為、中興通訊、高通等公司,他們在5G專網技術的研發、設備的供應和專網解決方案的提供方面具有豐富的經驗和專業知識。歐洲和北美,也在加快推動5G專網的發展,這些地區正在積極投資和推動5G技術的部署,以滿足不斷增長的需求和利用5G專網帶來的潛在好處,隨著全球範圍內對5G專網的需求增加,預計其他地區也將加強其在5G專網市場中的參與和發展。

在企業專網涉及高度客製化需求的情況下,許多企業客戶需要合作夥伴協助導入其客製化的專網,然而,5G專網是針對組織特定需求而設計,因此找出並驗證有用的解決方案相當困難,供應商面臨如何在解決方案中兼顧彈性和有效性的難題。由於設置5G專網的企業用戶未必擁有通訊專門的職務,加上企業內部若存在內網和物聯網,將使網路管理和維運變得非常具有挑戰性,因此,供應商投入5G專網市場時,透過雲端化和單一平台式的管理介面,降低了企業用戶在專網設置上的困難度,同時整合既有的自家應用服務,以應對客戶多元化的需求。從營運商、公部門和大型企業的情況來看,對5G專網的市場興趣正處於巔峰;然而,市場興趣與實際部署之間仍存在差距,這表明將企業客戶對5G專網的期望轉化為實質部署仍需努力,總結來說,許多企業客戶需要合作夥伴協助導入其客製化的專網,而在企業專網涉及高度客製化需求的情況下,如何兼顧解決方案的彈性與有效性成為供應商所面臨的一大難題。

在科技不斷發展的背景下,EMS和PCBA產業在現代電子產品製造過程中扮演著重要角色,但也面臨著一系列問題和挑戰。這些挑戰包括價格競爭、質量控制、供應鏈管理、技術更新、人力資源、環境法規、國際貿易和地緣政治風險、市場需求、技術更新、安全風險、國際標準和認證等;為了應對這些挑戰,需要擴大全球布局,以實現快速建廠/佈署、人力縮減和迅速投產的能力。同時,隨著全球布局的擴大,供應鏈管理變得越來越複雜,因此需要更具彈性的供應鏈管理機制來協助迅速應對市場狀況的變化。

英業達為全球伺服器代工廠,為促進工廠效率及降低人力成本,一直致力於發展工廠自動與智能化,目前將5G技術初步整合後,再放到桃園的智慧工廠來深化,隨著越做越大的網路趨勢,導入智慧製造,讓5G的成果也越來越明顯,統合成「5G智慧製造的專網」,透過5G技術來執行智慧工廠,再將這些技巧推動給英業達的製造夥伴,讓智慧製造的進程持續前行,推廣給全世界;延續智慧工廠中,5G專網的強大優勢,它提供了快速、可靠且低延遲的無線通信,繼續深化導入智慧巡檢和數位雙生等技術成為我們的下一步,數位雙生能夠精確模擬和仿真工廠環境,提供實時監控和分析生產過程的能力,透過數位雙生,管理者能夠識別瓶頸並優化流程和資源分配,從而提高生產效率和品質,其次,數位雙生能夠預測和預防問題的發生,通過模擬不同場景並進行數據分析,管理者可以提前調整和維護,降低生產中斷和故障風險。智慧巡檢利用物聯網和傳感器技術,將巡檢過程數字化和自動化,這減少了人工巡檢的工作量和時間,同時提高了巡檢的準確性和可靠性,智慧巡檢還可以及時檢測設備狀態、收集數據並提供警報,幫助管理者迅速響應和處理問題。這些技術還有助於人員安全和風險管理。通過數據分析,可以識別潛在的安全風險並採取預防措施,智慧巡檢可以減少員工接觸潛在危險環境的需求,提高工作場所的安全性。數位雙生和智慧巡檢使管理者能夠實時監控生產狀態和工廠運營,這使得管理者能夠快速響應任何問題、調整生產計劃,並即時處理潛在的生產中斷或故障。這有助於提高反應能力,減少生產損失和停機時間。總的來說,數位雙生和智慧巡檢技術使得工廠能夠更高效、更安全地運營,同時提供了更好的數據和分析支持,幫助管理者做出更明智的決策。

5G專頻專網應用發展越來越多元,參考我國電子電機製造產業5G專頻專網應用發展藍圖樣貌如下圖所示。


圖:電子電機製造產業5G專頻專網應用發展藍圖
資料來源:電電公會5G推動SIG

整體來說,電子電機製造產業在短期一到三年內,以5G巡檢、5G搬運、5G數位雙生、5G多機台數據傳輸、5G裝置協作、影像辨識產品檢測、影像辨識作業活動監測、現場裝置設備定位查找、AR作業輔助等為優先導入的創新應用場景,以5G鏈結其他新興智慧科技方式,節省內部人力投入與提升生產效能。到了中長期三到五年階段,則聚焦以5G 培訓、產線彈性調整、影像辨識設備監測做為未來5G專頻專網創新應用導入。舉例來說,由於國際地緣政治環境挑戰,EMS產業供應鏈安排不易,且客戶對於高精度、微型化的客製化產品規格需求,形成電子電機產業其「少量多樣」的訂單特性,未來可在部署前述5G應用後,透過5G產線彈性調整創新應用,來提升管理效率與降低生產成本,實現產線彈性調整。電子電機製造業針對5G應用需求主要包含以下幾個方面:

  1. 工業自動化和智能化:5G的低延遲和高可靠性可以實現生產線的即時監控和控制,使整個製造過程更加智能化和自動化。同時,5G還可以實現生產線之間的智能協作,提高生產效率和產品質量。
  2. 數據應用和分析整合:製造過程中產生的數據量非常多樣,包括生產過程中的傳感器數據、機器人操作數據、產品質量數據等等。5G的高速傳輸和低延遲可以實現實時的數據收集和傳輸,使得製造企業可以更好地應用數據進行生產和運營管理。
  3. 增強現場人員的支援:5G的高速傳輸和低延遲可以支援現場工人使用智能眼鏡、無線手持設備等工具,提供即時信息和操作指導,使得現場人員的生產效率和質量更加高效和穩定。
  4. 物聯網應用:製造業的物聯網應用需要高速的傳輸和低延遲的連接,才能夠實現智能感知、智能識別和智能控制。5G的高速傳輸和低延遲可以支援大量的物聯網設備和應用,實現智能化和自動化的生產。

因此,英業達投入運用5G專網技術,將智慧巡檢與數位雙生應用引入智慧工廠,以提高工廠生產效率、降低人力成本和減少不必要的停機時間。通過搭建智慧巡檢系統,實現對生產線的實時監測和檢測,以及異常情況的快速反應和處理。同時,引入數位雙生技術,將實際生產線的狀態和數據映射到虛擬環境中,實現對生產線的全方位監控和分析,並提供精準的生產數據和預測分析。在現代工廠製造過程中,數位雙生和智慧巡檢技術扮演著重要角色,並帶來多重好處。

透過5G專頻專網技術,推動EMS和PCBA產業的數位轉型。在電子製造全球布局的過程中,快速建廠和佈署是一個重要的目標。由於人力短缺和需要迅速投產,需要一些方法來協助工廠提高產業競爭力。在這方面,5G專網和OT應用可以提供有力的支持。首先5G專頻專網技術可以提供高速、低延遲、高可靠的無線通訊,滿足產線對於實施數據傳輸和控制的需求。搭配5G智慧巡檢和產線5G數位雙生等垂直應用服務,可以實現對於產線的實時監控和數據分析,提高產線效率和品質。其次,OT應用可以協助工廠提高生產效率和品質,減少人力短缺的影響。OT應用可以實現自動化生產、數據分析、設備監控等功能,減少人工操作,提高生產效率和品質。OT應用還可以實現生產線的智能監控和調度,減少產品的廢品率,提高產品品質,此外,運用SMO來統合管理5G專頻專網,可以提高管理效率和服務質量,進一步促進數位轉型。

整體而言,這些方法可以協助工廠提高產業競爭力,建立智慧工廠數位雙生,讓產線產品資源管理透明化,並有助於產業邁向永續綠色和以人為本的企業社會責任目標。

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