工业4.0浪潮下怎培养製造技术实力?掌握业界脉动,工研院智慧


工业4.0浪潮下怎培养製造技术实力?掌握业界脉动,工研院智慧

工程师职涯除了倚靠就学时期努力不怠,更需平时不断吸收新知,随时让自己跟上时代;另一方面全球兴起的「智慧製造」趋势也吹进了台湾,蔚然成为台湾产业新必修课题。

这股「智慧製造」趋势最大特色在于从最基本的工厂环境开始,无论各式机械设备、产线流程甚至是原料,都将透过智慧感应器,让所有环节皆具备随时联网、即时收集资料,并把资料传至云端进行交换与沟通,再依生产需求自动调整的「智慧」特质;但这也让面临转型诸多台湾製造业都出现智慧工程人才短缺的问题。

那幺工程人员在台湾该怎幺培养技术实力,把自动化数位思维带回本身工作,迎接这股浪潮?当然包括自学在内,增强实务方法可谓不少,但工研院呼应业界第一手趋势,积极规划的「智慧电子学院计画」对业内人士而言,将是最有系统性,也是最具反应实务面需求的学习途径之一。

「感应装置」是工业 4.0 中最基础,却也最不可或缺的一环。工研院在这波课程中从广至深,提供了三项热门感测器技术,让学员可挑选最适合自己职场的部分学习。

微机电是结合微电子与机械工程的工业技术,藉着微加工步骤,製造电子讯号处理与机械可动结构区块,这些微米至厘米尺度的微系统元件无论消费性电子或工业用元件都充满其蹤迹。工研院準备的课程部份主要应用 COMSOL Multiphysics 进行软体模拟,从电-结构、热-结构、电-热-结构、压电/压阻等相互作用的直觉式输入介面,提供解决微机电相关之问题。

许多工程师耳熟能详的树莓派由于成本低廉、开发者社群众多,很常用于无线感测器之物联网解决方案。将深入剖析 Raspberry Pi 开发板使用与数位逻辑技术,并介绍国内外 Raspberry Pi 开发生态圈发展状况,教导学员从基础知识到未来趋势的掌握与实际产品的体验;同时透过实作 Raspberry Pi 开发各种产品原型,让学员缩短开发时间、增加研发部门开发能力。

此外将结合嵌入式 Linux 作业系统,应用 C、Python、Java 等语言,让学员具备从感测器到中继站,甚至云端主机都可以透过 Raspberry Pi 来达到商转的应用开发技术。 此外开发版另一大主流「Arduino」部分工研院同样準备,透过展示与实际操作,让学员具有规划适合自身或企业所需各有线、无线感测器之开发能力。此外课程也将教授 Python 语言,Python 环境提供了丰富的 API 和工具,以便程式设计师能够轻鬆地使用 C、C++、Cython 来编写扩充模组,可使用 Python 将其他语言编写的程式进行整合和封装,而且各种 package 齐备,方便开发者专注在开发及问题上的处理。

一个完整的智慧製造系统建立每个环节的感应装置之后,接下来就是结合工厂控制器与云端分析,达到「全面感知」的目标。再说通俗一些,就是透过物联网系统「收集全面数据」。这些资讯传送过程必须可靠、不能中断,而且还得有效连结云端分析,才能将讯息充分解析做为决策依据。

课程也将介绍,如何实际透过树莓派装置做完感测器端与中继站端,实际传送感测器所感测器的资讯上传云端伺服器,透过中继站的图形化逻辑控制软体做分流与作动,完成整个物联网系统的实际应用开发过程。

另一堂课程则将教导学员「收集数据」系统建构所需具备的每个环节与技术,包括资料收集器运用、现场讯号联网、如何使用 WebOP 连线现场讯号、并採用 WISE-4012E、应用.Net Library 与 Modbus、及 RESTful 与现场讯号连线,完整提供工厂控制器整合、生产资讯收集与设备资讯连网,帮助学员具备快速建立现场物联网架构之能力。

大数据与智慧化分析可说是工业 4.0 的最终目的。大数据意指资料规模巨大,但对业界来说,其中精髓乃是在巨量资料中如何透过资料探勘,摸索出资料所要表达的意涵,或从中找出隐藏特殊关联性及特徵,近一步提炼出「数据精华」。

说来简单,但要掌握资料探勘技术需跨越难题其实不少,像文字採掘等非结构性资料分析就是一大挑战,此外是否要取分散式资料分析架构、模型调整技巧甚至到进一步採用探索式分析,都考验分析者的功力。工研院的将以 PolyAnalyst 工具为基础,传授 SVM、类神经、Fuzzy、群集、模式测试等方法,让学员藉由实作快速上手。此外也针对耗时之资料搬运或合併、中文文字採掘实作提供快速整合之技巧,让学员分析巨量数据更具优势。

不过不仅于大数据、物联网、感应器等新兴议题,今年度的「工业局智慧电子学院计画」内,工研院也为机电技术升级开了一系列课程。去年台湾半导体产业设备採购需求高达 5000 亿,商机可谓十分庞大;但若要让国内製造业厂商进一步满足这股需求,就得注重精密设备技术升级的环节。课程着重晶圆研磨 、细微沟槽 、气浮双轴精密定位平台设计,针对高精密设备设计要项、製程与设计关联等相关主题进行探讨与实务讲授,提供机械、半导体或相关技术领域之研发人员培训,来推动台湾高精密设备生产升级。

而针对半导体及智慧电子产业中最常被使用的电磁干扰与电磁相容设计与测试技术,课程里讲师将以 PCB EMI control 工作实务经验,传授结合、滤波、接地、隔离、布线等各项防制準则与具体作法是如何应用在 PCB EMI control 工作需求中,确保 PCB 电性功能工作正常;另一堂,将依照电性与物性工程实务,传授 ESD 工作领域之实战经验,使学者全面性认知 ESD 有关电性物性特性、防制设计规範、量测验证方法,以达具有防制 ESD 损害的高价高品质电子产品工作需求。

除了上述课程以外,工研院「智慧电子学院计画」也準备了一系列物联网、机电与品测技术升级培训给工程人员。有兴趣的读者,请至 https://college.itri.org.tw/edm/D3/003/04/indexV2016.html 参考。



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