廠房智慧化安全管理 善用物聯網技術升級

廠房智慧化安全管理 善用物聯網技術升級
高科技製造是台灣重要的經濟動脈,也帶動相關產業的急速發展。其中, 穩定、高效、安全的廠房建置,是所有科技廠最重視的核心議題,如何提升製程良率並維護人身安全,在在都需要透過廠房設施與系統管理的配合,有了安全無虞的環境與流程,才能建構完善的高科技廠房。

工業4.0的必然趨勢,使得高科技廠商積極投入廠房智慧化, 希望達到最佳化目標, 進而降低營運成本, 因此有效率、智慧化的「安全管理」便成為重中之重。為滿足對產品設備及生產現場的安全需求,高科技廠無不以通過CC EAL(Common Criteria / Evaluation Assurance Level)安全認證高等級為目標,提高廠區安全服務以打造符合國際規範的生產環境與管理模式;尤其與身分、金融、生命財產有關的高安全晶片製造,更被要求須符合EAL 6以上等級。然而,高科技廠房即使做好安全設計,但能否以物聯網關鍵技術真正落實生產/人員管理,則考驗著業主與系統整合商(SI)的智慧。

兩大關鍵需求:保護機敏技術&優化製程

科技廠房可說是所有門禁案場中要求最為嚴謹、也面臨較複雜的系統整合問題,事實上,門禁在科技廠房中並非僅止於單純的人員、車輛進出。據工研院IEK指出,全球半導體封測呈現台灣、美國和中國大陸三雄鼎立,台灣陣容市占率最高,高達55.9%,保護其先進專業技術成為高科技廠最重視的首要目的;加上近來中國以數倍高薪大幅挖角台灣科技人才,或是想方設法混入以竊取機敏技術、掌握生產製程,門禁的重要性已提升至避免商業間諜盜取相關重要資訊的層級。

微程式資訊協理王信隆即表示,一般科技廠房須事先預約並於入口處換證,進到Fab區(無塵室)換穿無塵衣前,則再換一次證做雙重確認,但難保不會有假冒預約的情事發生。像是假扮為包商混進施工人員隊伍中,幾組人分別記下不同機台設備的操作流程,而關鍵的製程改善及物料管理流程等是光電、面板及半導體相關產業的商業機密,一旦外洩將損失慘重,其嚴重性不可小覷。以某半導體光電廠為例,除了訪客得事先預約,亦嚴格管控不同區域的通行權限,洽公人員於洽談區換證,若進入黃光區,由於牽涉勞安問題,便需由廠房配發特殊證件才得以進入;如工程廠商需先參加廠內的監工考試並獲得證件後始得進入更嚴密控管的管制區,就是要確保並如實掌握每一位進出廠區的人員身分,以有效降低張冠李戴、魚目混珠的情形。

雙因子門禁:人臉辨識+Beacon

人臉辨識是廠房在門禁管理的其中一項應用,具備不易察覺、非接觸式等優點;但若單導入生物辨識,以廠房動輒數千甚至上萬名以上員工,無法有效解決1:N人臉辨識效率及準確度問題。台灣色彩與影像科技以自行研發的行進間人臉辨識技術,結合藍牙低功耗Beacon近感技術的雙因子身分認證機制(2FA),除可有效將1:N縮小比對母數為1:n外,更可杜絕代打卡、使用他人或偽冒識別證、尾隨進入等門禁安全漏洞。副總經理萬億中指出,台灣色彩從傳統生物辨識1:1、1:N比對方式,發展出毋須與全部建檔資料庫母數比對,而是與現場接收之Beacon信號相比的1:n專利技術,因此能做到行進間雙因子人臉辨識門禁系統。

而Beacon為近年熱門的物聯網應用,藉由Beacon這個第二因子,便可在主要出入口強化門禁安全等級, 於進入室內後, 提供特定的區域監控,防止人員進入未授權區域,或是限制某些設備不得離開該區域,一旦進入或離開即自動發出告警,達到人、物的即時控制。相較於RFID僅數公分的近感,Beacon近感可達20∼30公尺,提供較大範圍的偵測識別,目前雙因子人臉辨識門禁及區域監控解決方案已導入全球最大製造商的中國工廠、新加坡政府機構及台灣訓練機構等。

智慧辨識再進化:行為分析與製程管理

RFID定位精度較高、傳輸範圍大的特點,早已從門禁考勤升級至空間管理,並普遍應用在科技廠房內。透過配戴主動式RFID,除了能滿足基本的人員識別,更多應用在人員追蹤,如進出廠房的自動記錄、定位查詢,可具體掌握人員所在位置, 於什麼區域活動、在哪個機台滯留多少時間,越界或超過預設時限即自動告警等,皆可作為行為分析的數據統計依據。以國內某半導體光電廠來說,由於許多製程須在Fab區作業,當人員換上無塵衣後便難以靠攝影機、生物辨識或是人眼辨別身分,RFID在此時就可達到實時監控及準確的定位追蹤,藉由移動軌跡、停留時間等,判斷是否有違規行為或不良意圖。

而透過可程式化多功能控制器,RFID便可導入廠房自動化管理系統,進一步控制物料、製程管理甚至人員權限。王信隆舉例,人員靠卡進入某個區域、是否有權限去使用某些設備,都是需要被定義的;甚至可限制使用工時,作為工作績效的評估參考。若運用在製程管理上,每個物料零件可以經由RFID智慧辨識,於人員靠卡時派送權限至哪一個層架拿取特定物料,並同步在儀表板上顯示人員工號與正確/錯誤的物料資訊,其任務就是要追蹤、改善製程細節。有了智慧辨識,小至控管人員進出身分、防止商業間諜,大到對製程的優化管理,其實都是在解決高科技廠的「痛點」。

攝影機的角色:生產線流程控制

攝影機在廠區外圍主要運用電子圍籬及自動追蹤,以建構界圍管理功能、強化主動式告警流程,已是業界普遍做法和基本共識;但進入廠區後,攝影機的角色搖身一變,不再僅止於「控人」, 而是更偏重於「控機器」。在EAL安全認證中,監控即為其中一項要求,包括監看速度、回放速度,與門禁及其他系統的連動等,因此,廠區內的影像監控成為防損、遠端監看、操作流程管理的重要工具。

例如, 在生產線上架設大量超高清及全景攝影機以近距離監看產線組裝、包裝的流程,徹底掌控精密作業細節,一旦發生異常,值班人員若無法解決問題,還可協同其他維護人員遠端監看處理,排除故障原因。除了產線,設備亦有影像監控方面的需求,愈來愈多廠房也以機器視覺來監管生產製程、自動化廠房環境的作業安全,解決生產線上因操作人員疲勞或疏忽造成誤判,或是檢測肉眼無法判斷的產品缺陷、確認精密度等問題,進而提升產品品質、降低人力成本,讓生產線更加順暢。

中央監控平台:指揮決策的戰情室

從廠區外圍、進入廠區再到生產過程,都有不同對安防的權限管理及影像監控。環境監控與安全監控當然是廠房安全的重要範疇,但若要實踐安全管理智慧化,泰宇網通總經理張簡壬承認為,中控中心(CMS)將是關鍵要素。中控中心必須清楚掌握整個廠區狀況,亦即透過雲端系統、物聯網技術及應用軟體的整合服務,將過去各自獨立的電力、空調、消防、門禁、警報、CCTV、生產線監控、物料倉儲等系統串連起來,不但能即時反應、主動通報,在整體安全上更為嚴密,還可與智慧通信協作整合,利用企業雲端系統做不同層級的管理,機動部署又保留擴充性,間接提高廠房營運效率,發揮總體控制之綜效。

透過各種智慧裝置蒐集「端」的資訊,並在大型雲端平台上進行大數據的分析及整合,系統間看似各自獨立,卻能通過核心技術運用,在平台上進行垂直或水平交互整合,架構出完整而連貫的物聯網服務,提供管理者所需的即時資訊與決策憑據,最終落實智慧維運、智慧製造的目的。

智慧化與廠房需求相輔相成

科技廠房是高度客製化的專業市場,系統整合商必須深入了解其需求,依照不同的應用情境持續調整、規劃,並實際驗證這些智慧化的安全考量,才能真正針對業主的「痛點」對症下藥。

智慧化過程並非一蹴可幾,必須先思考自身需求及先後順序。高科技廠要獲利必須要有先進技術、高良率、高設備使用率、生產線持續運轉、成本控制能力等元素,但這一切的基礎,卻是建立在廠房的安全及環境永續上,因此廠房的安全設計與效益管理就成為智慧工廠相當重要的建設項目。有了安全的基礎,未來如何運用智慧製造流程,通過更智慧化的影像監控和感知元件,實現100%自動化生產的「關燈工廠」,讓物跟物、機器跟機器彼此溝通無礙,將是安控產業的下一波發展商機。
 

何謂CC EAL 安全認證?

安全評估共同準則(Common Criteria, ISO/IEC 15408,簡稱 CC)為世界各國進行資通安全產品評估及驗證時所遵循的共同標準,分為產品認證(Product Certification)及廠區驗證(Site Certification)兩種,依其定義的評估保證等級(Evaluation Assurance Level,簡稱EAL)來判定安全等級;EAL共有7個等級,最低為EAL 1,最高為EAL 7,提供申請者、檢測實驗室與驗證機構評估及驗證資通安全產品/生產現場安全性與功能性的依據。共同準則具體說明資通安全產品在驗證過程中所應符合的標準規範及要求,驗證內容涵蓋產品發展從初期的設計(Design)、生產(Production)、交付(Delivery)、運作(Operation)等階段,到廠區的機台設備管理、安防與廠務監控等。驗證安全程度依申請者所提供產品/生產現場安全功能的評估保證等級,證明其資通安全產品/生產現場可達的功能等級。目前國內通過EAL 6的高科技廠有聯電、日月光、矽品(EAL 6+)等。

評估保證等級
EAL 1 功能測試
EAL 2 結構測試
EAL 3 系統測試和檢查
EAL 4 系統設計、測試和審查
EAL 5 半正規設計和測試
EAL 6 半正規驗證設計和測試
EAL 7 正規驗證設計和測試
 

科技廠房的門禁整合困境

國內科技廠房的門禁系統仍相當封閉,並未因物聯網而有所改善。嘉因資訊總經理蔡爾榮便指出,相較於一般商辦、社區案場,科技廠房會隨著廠區擴建、出租甚至企業併購而產生變化,不斷衍生出許多新的需求,其系統彈性度要複雜得多。面對這樣的問題,就需要以軟體來介接、整合眾多門禁設備,但仍有一定侷限:封閉式系統限制了整合平台的發展。

蔡爾榮強調,門禁被「綁架」是從導入之初就被綁架,靠的是利用封閉式系統來賺取超額利潤,業主受限於舊有系統已投入鉅額成本,只好忍受被綑綁的不便。他表示,門禁只有兩種解決方案,不是全部更換為開放式系統設備,就是繼續活在痛苦中。門禁廠商只注重獲利、不願開放整合的心態,長期來看不利於產業競爭;特別是當物聯網成為顯學,整合網路影像與各種安防系統,可增加工作效益與整體安全能力的開放式平台,才能滿足應用需求。
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