工廠智慧轉型,安全也要4.0!

工廠智慧轉型,安全也要4.0!

隨著物聯網、雲端、大數據、人工智慧、5G…等科技的快速發展,擔負著工業廠區整體安全防護、網路資訊安全、工安環境衛生、消防&防災…等的相關技術、設備及解決方案,也同樣朝智慧化轉型、且有更多元化應用的提升。
 
2021年即將進入第4季度,雖然全球經濟已逐漸復甦,但受到COVID-19疫情反覆(尤其是變種病毒)的影響,預估整體復甦時程及反彈力道仍會受到干擾;根據IHS Markit 8月最新預測,今年全球經濟成長率為5.7%,已較7月下調了0.1個百分點。
 
反觀台灣,根據經濟部統計處最新報告指出,由於5G、高效能運算、物聯網、車用電子等應用需求強勁,加上宅經濟商機依舊熱絡,以及傳產貨品市場需求回升、原材物料價格上漲,帶動7月出口及製造業生產分別年增34.7%、15.0%;出口更已連續4個月呈現雙位數成長。台灣經濟研究院7月份也將2021年國內經濟成長率上修至5.40%。
 
而在強大的外銷動能中,如晶圓代工、DRAM、封測等高科技工廠接單暢旺、產能利用率持續滿載;石化、鋼鐵重工業的內外銷市場需求亦維持熱絡,兩者表現相當亮麗。受惠於全球景氣復甦及新興科技應用需求延續,相關廠商陸續擴大投資,加上台商回流設廠持續發酵,也將帶動台灣外銷成長力道持續強勁。
 
供應鏈重整及客製化需求 驅動工廠智慧轉型 
 
近10年來,製造業的數位轉型、智慧發展一直是政府積極投入、大力推動的主要政策之一。根據財團法人資訊工業策進會(資策會)產研所資深產業分析師兼產品經理魏傳虔於「解密2021臺灣智慧製造發展現況與投資需求」一文中指出,受中美貿易戰、COVID-19疫情影響,對全球供應鏈及工廠稼動管理產生衝擊;加上客製化消費時代來臨,須滿足變樣、變量的智慧製造技術需求浮現,都是驅使企業思考是否加速導入智慧製造的關鍵點。
 
資策會MIC於2020年12月發表的「台灣智慧製造發展現況與投資需求調查」顯示,與2016年相較,2020年台灣產業導入智慧製造發展的程度已成長了14.3%;而表示已導入、或有興趣導入AI應用的業者也高達90%。該調查報告結果也歸納出,台灣產業現有主流AI應用包含以下5種,分別是:(1)優化工業機器人運作,如結合深度學習的3D視覺模組;(2)強化供應鏈管理、生產規劃及製程最佳化,如智慧排程;(3)提升工安與人員作業效能,如工廠環境及管線參數分析;(4)強化生產設備,如設備預知保養;(5)提高品質管理,如產品品質瑕疵肇因分析等。

製程管理好,安全自然好
 
以石化產業來說,精進製程、導入工業4.0管理是政府對石化產業發展的主要輔導策略方向之一。經濟部工業局石化產業高值化推動專案執行長黃國維表示,若工廠注重製程管理、將每個製程的變數控制好,產線穩定即可生產出高品質、高價值的產品;同時,人員作業及環境相對安全,工安也就自然提高,「這是連動的!」
 
相較於其他製造業,石化、鋼鐵重工是屬於連續製程產業,生產線上的各種參數如:溫度、壓力、黏度、馬達轉速…等都互相影響,因此在管理上都必須全程層層監控,因此早在1990年即開始陸續導入數位監控系統(Digital Control System, DCS),在許多監控點加裝數位感測器(Sensor)以偵測異常狀況、即時因應處理;而近年石化業者也在此基礎上與國內的學術機構合作,逐步推動完備製程安全管理(Process Safety Management, PSM)。
 
黃國維指出,台灣很多石化上游產業早已具備數位化的基礎,距離AI智慧化只差「臨門一腳」。因為當初產線只在意各sensor所傳回的異常訊息,若能長期將sensor所感測到的訊息累積成數據(Data)、進一步作探勘(Data Mining)、分析,再加上資深工作者的經驗(Know-how),將正確判斷、決策回饋給系統作修正,整個AI的環境就可建構起來。他強調,「如果將AI、5G導入石化業,不僅可以達到先進製程、提高產品品質、提升人員保護和安全,更可形成完整的系統與解決方案,反向輸出。」
 
經濟部工業局石化產業高值化推動專案
執行長 黃國維


實體與資訊安全亦同步提升
 
事實上,隨著物聯網(IoT)、雲端(Cloud)、大數據(Big Data)、人工智慧(AI)、5G…等科技的快速發展,擔負著工業廠區整體安全防護、網路資訊安全、工安環境衛生、消防&防災…等相關技術、設備及解決方案,也同樣朝智慧化轉型、且有更多元化應用的提升。
 
AI影像辨識熱門 5G帶動XR應用
以影像監控系統來說,近幾年來監控攝影機的硬體規格不斷創新高,而基於AI影像辦識的應用也愈來愈多,包括人與物品判別、特定區域不當進入或滯留、畫面異常(閃爍、遮蔽、移動、斷線)…等狀況,都可在第一時間判斷情況是否需要觸發警報,亦可連動語音廣播發揮嚇阻作用。
 
據了解,有許多高科技廠區為求親民已拆除高大圍牆,改用智慧影像監控系統(結合報警、廣播等)進行周界安全防護。而掌管人員進出的門禁系統,除了與員工考勤結合,也早已聯網、上雲,跨廠區進出已非難事;辨識因子也從密碼、卡片、指紋等到了最熱門的AI人臉辨識,不僅可快速消化廠區上/下班的大量人潮,若攝影機再輔以溫感設備,還可快速篩選出體溫過高的員工或外部包商人員、作進一步確認,對於疫情防範也大有幫助。
 
此外,若再結合線上登記作業,並利用車牌辨識、eTag等技術,亦可輕易地對訪客、外包商進行管理。而智慧化的門禁管理平台亦可隨時進行遠端監控,清楚掌握廠區進出與管制情形,並可導入大數據分析,作為提供各廠區改善管理及服務的依據。
 
AI影像辨識技術也在工安和消防安全上發揮了良好的作用,已有廠區的門禁系統結合AI影像辨識,除了進行員工的出入管制與考勤外,亦可對員工或外包工作人員是否戴好安全頭盔、穿好工作服/安全背心或規定的穿戴要求…等進行檢視。而具有AI影像辨識功能的攝影機,亦可應用於發現尚無法被煙霧偵測器感應的小火苗,以防止火勢進一步擴大。
 
而隨著5G通訊技術的成熟,涵蓋虛擬實境Virtual Reality, VR)、擴增實境Augmented Reality, AR)與混合實境Mixed Reality, MR)等的延展實境(Extended Reality, XR技術的整合及應用,更可讓具有高危險工廠作業及消防、救災等訓練具有「身臨其境」的感受,印象更為深刻;累積的訓練數據更可進一步分析哪些環節是較多人容易疏忽而進一步加強。
 
資安環環相扣 5G企業專網須跳脫傳統思維
在工廠積極數位轉型、智慧提升的同時,也代表所有機台、設備和資訊都必須連通網路,與此同時,資訊安全的風險也就無所不在,尤其在強調稼動率、高效生產的工廠裡,如何維護資安的同時又不影響產線運作才是最大的挑戰。
 
隨著5G開台、COVID-19疫情持續延燒,擁有低延遲、大頻寬與高密度接入優勢的5G企業專網更是讓許多企業躍躍欲試。趨勢科技於7月的一份報告指出,他們觀察到無論是電信營運商、系統整合商或是企業本身對5G專網的資安對策仍多停留在IT思維,對於ICT混合應用的資安防護意識仍停留在外網的防堵而非整體端到端安全的策略制定,且常忽略了可能被駭客利用滲透的兩大資安破口:
  1. 企業專網連結外網或網際網路的機會:如智慧製造大量應用的自動光學檢驗(AOI)、AGV自動搬運車、AI影像識別系統及自動控制系統,仍須與內部如OT、 IT網路系統連結,以利進行遠端分析與控制。
  2. 多樣化5G終端設備導入所帶來的管理挑戰:包括移動IoT裝置使用實體SIM卡作為連結5G的識別基礎、動態分配的IP地址、嵌入式的IoT系統等各項裝置的可視性及防護機制建立,或是IoT終端設備的SIM卡被員工濫用、甚至駭客竊取SIM卡用於未授權的BYOD裝置等發動攻擊。
 
整體來說,從電腦、網路、網站、行動APP、雲端到AI / Data等各環節都會形成資安的威脅與挑戰,惟有強化企業本身OT/IT環境、資通訊產品以及供應鏈的資安管理,才能常保安全無虞。
 
結語
 
已在全球肆虐近2年的COVID-19疫情現下仍持續延燒,在可預見的未來,人們勢必要快速適應「與病毒共存」持續防疫、遠距溝通的新日常,這也將促使製造業數位轉型的需求更高速成長。如何因勢利導加強新興科技應用以維持生產動能、創新能量讓企業名利雙收、立於不敗之地,考驗著每個企業領導階層的智慧。
 
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