機(jī)器人設(shè)計功能在進(jìn)步

近年來機(jī)器人設(shè)計功能在進(jìn)步而成本在下降，制造業(yè)者逐漸開始使用機(jī)器人在不同的制造系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)，即使原本持觀望態(tài)度者也在跟進(jìn)中。工廠內(nèi)存在多條生產(chǎn)線、多種不同功能的機(jī)臺和多種需生產(chǎn)的產(chǎn)品組合，需依靠一個有效的生產(chǎn)排程系統(tǒng)自動分配各產(chǎn)品到各機(jī)臺進(jìn)行生產(chǎn)，而使機(jī)臺閑置時間最小、產(chǎn)品等待時間最短、產(chǎn)品的生產(chǎn)周期時間最小化。對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，排程決策支持系統(tǒng)除了需最小化生產(chǎn)周期時間，更需考慮批貨在工站間的等待時間，避免晶圓因等待時間過久而使內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)變化，最終導(dǎo)致晶圓報廢。

生產(chǎn)線上需藉由質(zhì)量管制系統(tǒng)隨時監(jiān)控制機(jī)臺產(chǎn)出的質(zhì)量，以避免質(zhì)量發(fā)生異常而造成原物料的浪費(fèi)，更可能延誤產(chǎn)品給客戶的交期。雖然生產(chǎn)與質(zhì)量往往為互相沖突的兩個重要目標(biāo)，近年來開始有研究在探討如何將質(zhì)量管制與生產(chǎn)控制互相結(jié)合，例如將批次控制或故障檢測和分類列為排程決策支持系統(tǒng)的限制式，以同時考慮生產(chǎn)與質(zhì)量的問題，這也將會是未來先進(jìn)智慧制造系統(tǒng)中的另一個挑戰(zhàn)。隨著少量多樣到大量個人化生產(chǎn)模式的復(fù)雜度愈來愈高，靠人腦和經(jīng)驗來因應(yīng)的生產(chǎn)管理有其極限，透過萃取領(lǐng)域?qū)＜业闹圃熘腔蹆?nèi)置于聰明生產(chǎn)的彈性決策法則，使先進(jìn)智慧制造系統(tǒng)的每個機(jī)臺都具有即時判斷決策能力，可依照生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)調(diào)整其內(nèi)部的生產(chǎn)程序參數(shù)以同時考慮良率、交期與生產(chǎn)力以最大化獲利。例如，依照前幾批產(chǎn)出貨進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整的方式稱為先進(jìn)制程控制。

先進(jìn)制程控制利用生產(chǎn)線已產(chǎn)出批貨的測量數(shù)據(jù)，回饋?zhàn)罴训膮��?shù)給生產(chǎn)線中的機(jī)臺，使機(jī)臺可依照產(chǎn)出的情況動態(tài)調(diào)整所使用的參數(shù)，即時使用最佳的參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，讓制程質(zhì)量穩(wěn)定于目標(biāo)值上。相較于傳統(tǒng)SPC當(dāng)質(zhì)量出問題時才發(fā)出異常信號，先進(jìn)制程控制為一種即時監(jiān)控和調(diào)整機(jī)臺生產(chǎn)參數(shù)的方式。制程參數(shù)最佳化可使各別機(jī)臺以最有效率的方式進(jìn)行生產(chǎn)，常用的參數(shù)最佳化方法有基因算法、模擬退火算法、粒子群最佳化算法、螞蟻?zhàn)罴鸦�算法和人工蜂群演算法等。機(jī)臺設(shè)備上配備感測器，可以即時收集運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)，分析預(yù)測機(jī)臺健康狀況。若診斷出機(jī)臺制程發(fā)生異常，可以自動發(fā)出警告以讓工程師及時進(jìn)行維修，降低機(jī)臺運(yùn)作失常甚至宕機(jī)而產(chǎn)生的損失。聰明生產(chǎn)方式一方面監(jiān)控制程狀況，一方面診斷機(jī)臺自身，從而維持高品質(zhì)的生產(chǎn)，提高資源使用效率。

當(dāng)生產(chǎn)線上的每個產(chǎn)品都智慧化時，通過感測器的感測，將不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與分析，最終個體產(chǎn)品將能自行判斷在不同時間點(diǎn)對自己最有利的決策。例如對一個產(chǎn)品而言，將具有判斷何時該配加工、最適合的加工參數(shù)甚至加工完后下一個站點(diǎn)的機(jī)臺為何？在先進(jìn)智慧制造系統(tǒng)中，將從各生產(chǎn)線中央控制的方式朝向個體具有智慧自行決定加工時間和下一個站點(diǎn)。然而，其中還有許多的技術(shù)需克服，如標(biāo)準(zhǔn)化的通訊協(xié)議，將決定著未來個體如何做溝通。

同一廠商設(shè)備內(nèi)部協(xié)同化，利用企業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)的功能特性，已經(jīng)可以創(chuàng)建一個方法開發(fā)和實施多代理服務(wù)的制造協(xié)同化構(gòu)架，便于在分布式環(huán)境管理和控制網(wǎng)絡(luò)化的智慧制造業(yè)自動化組件。對于不同廠商設(shè)備間的連接，現(xiàn)有方式是通過計算機(jī)作為中轉(zhuǎn)站，將不同感測器監(jiān)測的數(shù)據(jù)收集后進(jìn)行分析。在先進(jìn)智慧制造系統(tǒng)中，則需要構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)路使工具本身具備智慧分析能力，通過通訊協(xié)議將信息進(jìn)行分析和共享，來保證信息的有效利用進(jìn)而節(jié)約資源和提高效率。