產品、環境變數要求多 廠務監控市場需求大
- 魏淑芳
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早期製程設備的故障診斷，多半是由維修工程師根據設備運轉監控系統傳來的異常警報，以及利用自己的知識和診斷經驗，進行分辨判斷故障發生的原因，提出排除故障的方法與策略。但隨著各類監控技術的快速精進，許多過去需要仰賴人力監控的目標或環境，現在已經可以用機器取代。
但由於監控的需求，所要求的產品也有所差異。如晶圓製造、LCD製造等大型製造業，通常需要最完整的監控系統，除了一般常見的NVR外，往往還需要CMS(中央管理系統)與IVS(智慧影像監控系統)，加上高科技製程會產生酸鹼廢氣、有機溶劑廢氣及毒性/燃燒性氣體，需要加以處理，對微塵物(Particle)的偵測也變得更加重視，對於環境監測的需求可說是有增無減。
更重要的是，由於潛在環境災害、人身危險與財產損失風險的增加，高科技產業面對營運中斷的風險也跟著提升。在Allianz Risk Barometer 2016所列出的十大企業營運風險中，營運中斷的排名最高。BCI Horizon Scan 2016在針對74個國家，568個組織調查的結果，指出企業為未來所面臨的威脅中，包括計畫外的IT及通訊中斷或供應鏈中斷的排名也相當高。
企業營運既然不能中斷，自然也就更期待能達成全盤監控的目標，透過資訊整合，廠務監控系統(Facility Monitoring Control System；FMCS)可針對各種工業設施的運行狀態，進行集中監視及遠端控制的自動化管理，主要包含無塵室系統、製程冷卻水系統、廢氣減量系統、超純水系統、汙水處理系統、氣體供應系統、化學品供應系統、中央空調系統、逃生消防系統、製程真空系統、潔淨真空系統、壓縮機乾燥空氣供應系統、電力監控系統、門禁監控系統及鍋爐供熱等系統。
相較於傳統的廠務監控系統，更加智慧化及自動化的廠務監控系統，應該是採用可編程自動化控制器、資料獲取模組和通訊管理電腦，將各個工業設施的子系統的運行資料，連接至中央監控室或者管理人員的電腦，形成一個網路化監控系統，管理中心再通過對各個子系統的獨立維護，全面管理，綜合分析實現對工廠設施的全面體檢。
FMCS 系統按控制策略通常採用分散式結構的監控系統，按控制級別分，分為四層。首先是現場設備層，包括各類感測器、變送器、探測器、閥門執行機構、變速設備、馬達電機、限位元開關及其他相關工藝設備及裝置，以實現對現場資料的上傳和控制器命令的執行的功能。
其次是控制層，包括可完成單元層操作的軟體和硬體，如單回路控制器和可程式設計的自動化控理器等設備，以實現對底層設備的資料採集，下發控制命令，監視現場控制情況的功能。
第三層是通訊傳輸層，從現場設備層到控制器層，有兩種資料傳輸途徑。一種是控制電纜，應用於常規I/O點數據的傳遞；另一種是現場匯流排，應用於自帶控制櫃和網路介面的成套設備的資料傳遞，以及遠端I/O模組與主控制器之間的通訊。控制器層至管理層的數據傳輸，以及控制器層本次通信、管理層本層通信主要依靠的是乙太網。
最上層的企業管理層網路，主要用於企業的計畫、銷售、 庫存、財務、人事以及企業的經營管理等方面資訊的傳輸，可分為現場子系統管理和全廠管理。包括操作站、工程師站、主要伺服器、OPC 伺服器、WEB 伺服器、熱備份伺服器、 圖形印表機、報警印表機、SCADA 用的 HMI 軟體等。
現場子系統管理是確保各子系統獨立運行的基礎，主要完成各子系統的監視和操縱，進行現場資料的提取，並將資料作為整合系統的OPC Server資料來源。全廠管理是監視和管理中心，接受各子系統的運轉資料、狀態、報警，趨勢圖，歷史資料，遠端監控資料管理與分享，異常和故障狀況排除，運轉模式建立，控制策略修正，負責整個系統協調運行和綜合管理。
隨著廠房自動化的演進，廠務系統所提供的各項資訊，如無塵室溫濕度、廢氣排放等穩定度及精確度，皆須準確的管控，透過廠務監控系統，將系統運行狀況進行集中監視，一旦有異常狀況發生時，廠務監控系統才能適時的發出警報。
以廢氣處理系統為例，若能利用專家系統，擷取資深工程師的運轉經驗和相關資料來建立知識庫，再使用推理機來進行推理，監測到異常狀況時，就可適時顯示消除此異常狀況的方法，以減少在操作判斷時所可能犯下的錯誤，如此將會減少人力及物力上的損失，提供廠務工程師能儘早進行系統故障診斷及排除故障因素的可靠工具，減少停機待修的時間，可提高生產效率，降低生產風險。
換句話說，廠務監控系統已經不再只是具有即時性的優點，更具有長期分析、管理的強項，尤其在面對龐大的數據資料時，得以輕鬆整理、追蹤，進而達成企業提升管理效率、降低控管成本的目標。
