WISE無線數(shù)據(jù)采集解決方案打造穩(wěn)定易建置的設備監(jiān)控與遠程管理應用

項目介紹：

當工業(yè) 4.0的實踐與生產(chǎn)效益的提升劃上等號時，除了制造業(yè)得積極從傳統(tǒng)制造轉(zhuǎn)型為智能制造，設備制造商也必須對自家機器進行功能改造，將原本只是代替人力自動生產(chǎn)的機器升級為可提供監(jiān)控與管理的智能設備。透過導入傳感器與聯(lián)網(wǎng)技術，機器設備的相關信息即能匯集至管理平臺，讓工廠管理者能依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)做出最佳決策以優(yōu)化生產(chǎn)流程；同時設備制造商也可以遠程監(jiān)控已售出機器的狀況，進而為客戶提供更完善的預防保養(yǎng)服務。

雖然為機器設備新增監(jiān)控與管理功能的方法很多，但以需要實體接線的數(shù)據(jù)捕獲設備與有線網(wǎng)絡來實現(xiàn)設備聯(lián)網(wǎng)功能，其所付出的代價卻遠遠高于眾人的預期。因為，有線應用的最大缺點就是要花費較高的布建成本與較多的安裝時間；再加上每家工廠的使用環(huán)境也不盡相同，有些既有的場域根本無法額外增設網(wǎng)絡線；而且業(yè)主也不太可能僅為了提升功能就讓工廠長時間的停工或調(diào)整生產(chǎn)線來配合重新布線。種種的問題都增加了讓設備升級為智能設備的復雜度。

研華的WISE無線資料采集解決方案，不僅能以方便建置與靈活擴充的特性解決上述困擾，方案還提供了斷線續(xù)傳與抗噪聲干擾的功能來強化無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，從而讓設備制造商可以在確保傳輸數(shù)據(jù)不丟包的情況下更容易也更快速地為客戶建置設備監(jiān)控和遠程管理之應用。

系統(tǒng)需求：

位于蘇州的某設備制造商是專門為計算機、消費性電子與通訊等3C產(chǎn)品制造商提供非標自動化設備的廠商，包括華碩計算機、廣達計算機、鴻海富士康等知名的電子制造商都是其主要客戶。由于機器設備能否受到制造廠商的青睞，除了本身提供的功能之外，售后的設備保養(yǎng)與故障處理亦是贏得客戶高度滿意的重要關鍵。因此為了提供更好的維修服務、也為了順應工業(yè)4.0的趨勢，該公司早在幾年前就已為自家機器設備新增了設備狀態(tài)監(jiān)控和預防保養(yǎng)服務。

此一設備監(jiān)控管理功能原本是利用PLC、有線的數(shù)據(jù)捕獲設備和工廠內(nèi)的局域網(wǎng)絡來完成。然而，隨著機器設備被銷往全球各地，工程人員每每遇到環(huán)境復雜與布線困難的案子就得花更多的時間進行評估規(guī)劃，較長的布線施工工期也影響了項目完成的進度，因而促使該公司決定改采無線解決方案，并率先導入鎖螺絲機與ATE測試機臺這兩款機器。

而為了解決有線應用的問題，新的無線解決方案必須提供的功能包括：外觀精巧的硬件產(chǎn)品避免占用過多空間；采用目前最廣泛使用的Wi-Fi通訊技術以便能快速組建設備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；針對無線網(wǎng)絡易受干擾導致數(shù)據(jù)丟包的現(xiàn)象提供必要功能來確保傳輸數(shù)據(jù)的正確性；支持標準協(xié)議讓設備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能與企業(yè)現(xiàn)有的MES/ERP系統(tǒng)對接。

系統(tǒng)概述：

研華以物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)采集模塊WISE-4050與無線基地臺（AP）WISE-5121搭配嵌入式工業(yè)計算機UNO-2184G所組成的無線數(shù)據(jù)采集解決方案能大幅縮減導入設備監(jiān)控管理系統(tǒng)時所需的建置成本與安裝時間。其中，貼附在機器設備旁的WISE-4050是負責收集設備啟停、故障、運行時間、產(chǎn)量計數(shù)等信息；而所有數(shù)據(jù)則會經(jīng)由WISE-5121無線AP匯集至客戶工廠內(nèi)的UNO-2184G進行初步運算處理，之后再傳送至設備制造商的控制中心供其遠程監(jiān)控，并且為客戶量身打造設備維護與預防保養(yǎng)計劃。而工廠方面則能運用收集來的設備信息，以電子廣告牌實時顯示機臺的生產(chǎn)狀態(tài)，也能將資料匯入企業(yè)的MES/ERP以協(xié)助生產(chǎn)排程與物料需求之規(guī)劃。

僅手掌般大小的WISE-4050是集數(shù)據(jù)采集、處理和發(fā)布功能于一身的無線物聯(lián)網(wǎng)（IoT）模塊，其多種安裝選項（滑軌、背掛或堆棧）能讓用戶依現(xiàn)場狀況選擇最適合又不占空間的方式來安裝。透過支持IEEE 802.11 b/g/n 2.4GHz Wi-Fi標準，此款模塊可以輕松地與其他有線或無線以太網(wǎng)絡裝置整合。而為了保障無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)穩(wěn)定性，WISE-4050還內(nèi)建了閃存并提供附有RTC時間戳的記錄功能，從而能以斷線主動續(xù)傳機制確保數(shù)據(jù)正確性，有效避免數(shù)據(jù)丟包。另外，用戶可透過濾波功能來自行設定訊號過濾范圍，藉由自動濾除環(huán)境噪聲來解決數(shù)據(jù)傳輸受干擾的問題，讓無線資料收集在各種場域中都能正常運行。而支持RESTful協(xié)議則讓WISE-4050所收集來的數(shù)據(jù)不需經(jīng)過轉(zhuǎn)換即能提供給其他軟件或系統(tǒng)使用。

WISE-5121則是一款采強固設計的工業(yè)等級微型基站，其能比一般商用的無線網(wǎng)絡設備提供更穩(wěn)定與可靠的網(wǎng)絡通訊，因此非常適合像工廠這類環(huán)境較為嚴苛的場域使用。而且透過加裝支持PoE供電技術的WISE-5121，使用者不僅可以輕松地延伸既有的有線網(wǎng)絡，還能省去配置電源線的麻煩，藉此加快無線網(wǎng)絡之部署。至于UNO-2184G，無風扇、緊湊外觀、內(nèi)建英特爾高性能處理器等特色都讓這款嵌入式工業(yè)計算機可以最佳性能來滿足工廠應用之需求。

項目實施：

系統(tǒng)架構圖：

結(jié)論：

在工業(yè)4.0的時代，整個制造業(yè) - 不論是上游或下游廠商 - 都想掌握智能制造的商機，而應變速度的快慢則決定了企業(yè)的成敗。但在導入智能應用時，開發(fā)者常躊躇于到底要選擇耗時費工的有線配置、還是仍對穩(wěn)定性有疑慮的無線配置。研華WISE無線數(shù)據(jù)采集解決方案透過斷線主動續(xù)傳、自動過濾噪聲和工規(guī)等級的產(chǎn)品讓設備制造商不再糾結(jié)于硬件配置而能同時擁有易于安裝與穩(wěn)定傳輸?shù)暮锰?。由于能夠快速地為客戶建置設備監(jiān)控與遠程管理之應用，新的智能設備在短短不到半年時間就已銷售了數(shù)十臺，也讓此項目的設備供貨商計劃為其他機器設備也導入研華的無線解決方案。

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