食品廠智慧型自動化系統整合

主講人 : 賴明道 Speaker : Mike Lai

帝箂實業股份有限公司 LISKY INDUSTRIAL CO., LTD. TAIWAN

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食品廠自動化系統使用現況 生產大部份已自動化 ( 機台自動化 ) 生產管理自動化 - 部份廠商已建構 ( 配方製程 ) 智慧型自動化生產管理 - 起步中食品廠自動化控制系統 PLC PLC+HMI PLC+HMI+SCADA PLC+HMI+SCADA+Vision+IPC

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食品廠智慧型自動化系統整合1. 產品高度競爭2. 產品少量多樣化生產—保健食品佔最多3. 產品微利4. 產品品質控管提升 -- 塑化劑事件5. 作業員聘請困難 --- 機械人應用6. 原料成本節節上升，成本增加7. 能源費用節節上升，成本增加8. 無毒有機產品需求增加，要生產履歷9. 銀髮族養生產品需求增加，未來將會步 向單一客人客製化產品需求，如同藥局 配藥包裝。

食品廠生產管理現況：

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食品廠智慧型自動化系統整合

食品廠生產管理最佳解決方案：建構智慧型自動化系統整合

智慧型自動化系統整合目的：提高產品競爭力 減少作業員 尋 求 提高生產效率 降低生產成本 提高產品品質 研發客製化新製程、新產品

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系統整合包含 ：生產製造控制系統 機械設備運轉控制 廠房環境監控系統 溫度 濕度 燈光製造資訊收集系統 生管 倉管 品管 履歷能源管理系統 蒸氣 空調溫度調節 燈光調節視訊安全管理系統 產品檢測、標簽檢測、廠區保全物流配送管理系統 倉管、低溫儲運、產品即時配送

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食品製造業系統整合技術包含

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製程配方

機電系統技術整合圖 ( 機台自動化 )

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網路通訊軟體系統技術整合圖

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驅動模組

SoftControl

控制器

SoftMotion ASIC

EmbeddedMotion

Controller

Slave

Master

UNOTPC

集中式運動控制解決方案

機械視覺解決方案分散式運動控制與 I/O

EagleEye

EagleEyeIDR

PCIExpress

DAQNavi

速度扭力

實時通訊 定位

高速 I/O與圖形化開發套件自動化開發平台

全方位設備自動化控制方案EtherCAT

AMONet

複合式多軸運動控制

SPiiPlusNTM

WebOP

以 Soft Computing 為主軸的智慧型自動化系統整合

系統技術分類 數位電子 工業電子：電力電子 通信電子：有線、無線、網路 軟體：工業控制軟體 機械加工 感測電子 數位影像處理 機電儀控 氣壓邏輯 配方與製程

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食品廠智慧型自動化系統整合建構智慧型自動化系統面臨問題：

1. 系統整合廠商難找：原因：設備供應商均為中小企業2. 食品製造類別多，套裝系統無法普及化供應， 大部份需個別建置系統整合3. 食品製造廠商中小企業居多，人力財力不足4. 智慧型自動化系統使用技術與設備跨領域太廣

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食品廠智慧型自動化系統整合 台灣建構智慧型自動化系統的優勢1. 高階研發設計人才充足：優異技職教育體系2. 機械加工廠商普及3. 機械零組件供應商普及4. 電機零組件供應商普及5. 機電零組件供應商普及6. 工業電腦零組件、主機、 I/O 模組完整7. 通訊網路零組件模組供應鍊完整8. 階段性控制軟體完 (PLC/HMI/SCADA

)

9. 產官學界結合緊密

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食品廠智慧型自動化系統整合

即溶食品蔬果食品飲料食品 ( 機台包裝自動化 )嬰兒食品健康食品保健中藥生化發酵液 ( 製程儀控自動化 )糊化澱粉食品環保處理

系統整合適用範圍寬廣

系統整合效益： 整合倉儲、生產、控制、環境、工業安全、能源管理 連結業務訂單、物流、生產管理、採購 降低生產管理成本 提高產品品質需求 建立完整生產履歷 建立動態供銷需求 建立多樣少量即時生產模式

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系統技術• 倉儲管理：自動倉儲、 RFID• 機械設備控制： CNC PLC HMI IPC SCADA• 系統通信：網際網路、無線網路線• 系統無線網路： Zigbee 通信轉換 GPRS GPS• 品質控制 ：網路儲存 NAS 、數位影像、 RFID 、 • SCADA DAS• 安全監控 ：智能相機、數位 DVR • 物流：機械人、 GPS 、 GPRS 、 3G

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機械部份 設備機構與驅動控制

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模組化 標準化 計時化 自我檢測

電機部份

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模組化 零件標準化 計時化 自我檢測速度可調變信號標準化 4-20mA

機電儀控部份 感測元件：速度、位置、溫度、液位、流量 系統控制零組件： 變頻器、 PLC 模組化 零件標準化 計時化 自我檢測 速度可調變 信號標準化 4-20mA 3-15P psi

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電腦硬體部份 系統電腦組件 I/O PLC HMI PAC IPC

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通信網路部份 有線通訊： WAN LAN Ethernet 無線通訊： GPRS 3G 3.5G 4G Zigbee RFID

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電腦軟體部份 PLC 可程式控制 HMI 人機界面 SCADA 圖控系統 DAS 資料擷取系統 系統軟體

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視訊部份 影像感測元件 影像系統控制零組件 工業攝錄影技術 影像分析技術 網路攝影機 IP 攝影機 IP 無線攝影機 智能相機 ( 如研華 EagleEye 系列 )

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瑕疵檢測

定位識別 量測

包裝檢驗Advantech

Machine Vision Solution EagleEye Series

顏色判別

智能相機成長的動能 : ( 與電腦視覺系統做比較 ) 價格低 , 低維護成本 高度集成化 使用簡單 , 不需複雜程式開發 體積小 , 緊湊外型 易於與第三方設備通訊

技術發展趨勢 整合度高 , 元件微小化 處理記憶體與運算單元多核化 因整合度高 , 單位成本降低

EagleEye 標準版搭載 Advantech Inspector

Express 影像軟體

EagleEye 專業版搭載 Advantech Inspector Pro Embedded 影像軟體

EagleEye IDR以編碼辨識與驗證為主的影像軟體

智能相機

瑕疵檢測

定位量測

包裝檢驗Advantech Machine Vision

Solution EagleEye & Inspector Series

識別

顏色判別

訴求簡單快速設定，方便使用內建 Inspector Express •瀏覽器即可設置• 無須安裝軟體

輕巧耐用• IP-67 等級防護• 體積小易於安裝有限空間內• 內置通訊協定

硬體多工處理•DSP: 視覺功能處理•CPU: 系統管理•FPGA: 影像輸入

系統模組化• 軟體功能分為 標準 / IDR• 相機有不同的解析度• 相機 : 灰階 / 彩色

快速設定，易使用，易後續維護 3 步驟開發設定

Step 1 Step 2 Step 3 RUN

提供 API 供高階語言 C# 、 VB 等， 設計自有的操作介面

批號與日期檢測

1. 使用 OCR 工具讀取當前文字 , 與預先定義的文字比較2. 透過 TCP/IP 將比對結果傳給控制器

TCP/IP 通訊設定

識別

藥丸檢測

1. 使用顏色檢測工具 (Color Meter Tool) 來量測每一個藥丸的顏色和有無

瑕疵檢測

瓶蓋包裝檢查

1. 使用灰階平均值來判斷是否有封裝

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Advantech EagleEyeAdvantech EagleEye 應用案例應用案例顏色判別

判別乾燥度顏色判別乾燥度顏色

判別乾燥面顏色不均判別乾燥面顏色不均

融入智慧型控制技術

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SCADA 軟體

廠房環境監控系統 溫度 濕度 殺菌 空調

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製造資訊收集系統 (DAS) 生管 倉管 品管

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能源管理系統 空調溫度 燈光 電力 蒸氣鍋爐

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視訊安全管理系統 產品檢測、定位、識別、 量測 、標籤檢測 、 瑕疵檢測 廠區保全

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無線網路技術目前市面的無線網路技術： 如 Wi-Fi 、 ZigBee 、藍芽、 RFID 、 GPRS 、 3G

目前導入系統應用： Zigbee 、 RFID 、 WLAN

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RFID

RFID 被動式 半主動式 主動式 RFID 標 籤 ：一次性寫入 賣場標籤 單向寫入 生產履歷 可重覆寫入 生產線

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主動式 RFID 的優勢：主動式 RFID標簽成本比被動式高，具下列優勢： 較長的傳輸距離 可以傳輸溫度、產品資料等資訊，同時進行控制 可以進行人員與物品定位管理 ( 倉儲管理 ) 可以調整感應距離 (危險區域控制 ) 同時監控龐大數量的標籤 具大儲存空間記載資訊，如貨車、貨櫃記錄貨品與進出貨資料

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RFID 食品工業應用範例 運用 RFID及自動識別技術 (ADC) ： 提高供應鏈實體貨品運轉的效率 配合全球資料同步化 (GDS) 與自動補貨 (CPFR) ： 滿足供銷雙方資訊流的需求 物流、倉儲、運輸、零售量販、使用行動裝置讀取RFID標籤功能與無線通訊科技，會讓作業人員於任何時間與 地點，快速完成工作與資料傳輸

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ZigBee 無線網路具低成本、低耗電、雙向傳輸、無線網路功能 使用低耗電量、低成本的無線模組即可存取資訊 及進行控制的技術。

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ZigBee 的優點 彈性的傳輸距離：依需求決定傳輸距離 (公尺 ~ 百公尺 ) 多節點傳輸：多節點與快速系統化 長效電源： AAA 電池可工作數年的時間 系統整合容易、成本低 可設訂定時通報功能， 定時回報主系統 抗干擾能力佳

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機台控制、製程管制 廠內門禁系統與安全控管 貨物倉儲管理：無需額外人工盤點與存取貨 廠內環境控管：溫度、濕度 能源管理：燈光 用電 空調 鍋爐

食品廠之智慧型自動化系統整合

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無線網路系統整合圖無線網路系統整合圖RFIDZigbeeWLAN 802.11b/gEthernet 10/100 Base-T

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系統整合延伸應用 系統整合延伸應用 (( 一一 ))

養生保健食品廠應用 生產方式：動態排程生產，客製化生產 ( 藥師配藥模式 ) 生產產品：銀髮族養生飲品、慢性病人養生飲品 銷售對象：醫院營養室、診所、療養院、慢性病人、銀髮族

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系統整合延伸應用 系統整合延伸應用 (( 二二 ))

移動式農產食品加工廠 生產方式：移動式固定排程生產 生產產品：農產品 (香蕉、南瓜、地瓜、蔬果食品 ) 生產特性： 1. 機動性生產、減少包裝運輸、 2. 果皮還返農民作堆肥、解決環保問題 3. 短期聘農友為臨時工人、 4. 解決農產品生產過剩問題

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Q and A

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