設(shè)備靈活性/智慧化/OT資安缺一不可　制造業(yè)自動化穩(wěn)步向前

供應(yīng)鏈韌性在疫情時代成為制造業(yè)內(nèi)的熱門議題，業(yè)界廠商加速自動化腳步，持續(xù)導(dǎo)入增加生產(chǎn)彈性與效率的方案。對機械手臂廠商而言，提供符合多元產(chǎn)業(yè)需求的方案是一大挑戰(zhàn)，因此ABB機器人在2021臺北國際自動化展中展出與不同領(lǐng)域的伙伴合作，所開發(fā)適用于半導(dǎo)體、電動車、金屬加工領(lǐng)域的解決方案(圖1)。中國臺灣工研院則展出應(yīng)用彈性極佳的模組化機械手臂，以及可模擬人類動作的智慧型機器人，未來擬延伸應(yīng)用到醫(yī)療與服務(wù)型機器人等領(lǐng)域。

工業(yè)自動化應(yīng)用蓬勃發(fā)展的同時，資安問題帶來的威脅也日益增加。對于工控系統(tǒng)的管理者來說，工廠遭受駭客攻擊導(dǎo)致設(shè)備停機，將造成龐大的損失。同時工廠可用于資安維護的算力與功耗資源與IT環(huán)境不同，TXOne便針對OT所須的資安防護推出軟體與隨插即用的解決方案，協(xié)助工廠在邁向生產(chǎn)自動化的過程中，避免資安漏洞帶來的風(fēng)險。

圖1　ABB于自動化展展出與合作伙伴，針對半導(dǎo)體/金屬加工等產(chǎn)業(yè)提出的機械手臂方案

ABB手臂橫跨半導(dǎo)體/金屬加工/智慧物聯(lián)

ABB為了拓展機械手臂在多元領(lǐng)域的應(yīng)用，攜手華碩智慧物聯(lián)網(wǎng)(ASUS IoT)、友達光電(AUO)、達詳自動化(DSA)、碁仕科技(G4)及新臺通商(SINTAI)，為金屬加工、半導(dǎo)體製造等應(yīng)用場景提供自動化方案，并推出重視安全性與應(yīng)用靈活度的協(xié)作型機器人，滿足業(yè)界持續(xù)增加的人機協(xié)作需求。針對金屬加工應(yīng)用，ABB與達祥自動化合作開發(fā)汽車及週邊零件製造所需的機器人技術(shù)，機械手臂結(jié)合ABB軟體中的力道感測功能，調(diào)整機械手臂施加在工件上的力道，提升手臂加工的精準(zhǔn)度。另一方面，ABB針對半導(dǎo)體自動化與友達合作自主移動機器人智慧移載方案，由AMR搭配協(xié)作型機器人，在晶圓廠已經(jīng)高度自動化的產(chǎn)線中，滿足工站與工站之間搬運晶圓的需求。

隨著電動車市占快速增加，ABB機器人及離散自動化事業(yè)部副總經(jīng)理蔡景淳指出，電動車相關(guān)供應(yīng)鏈導(dǎo)入自動化的成長速度可能比半導(dǎo)體更快，加上電動車的電池、馬達都是有別于傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的新藍海，持續(xù)有廠商積極投入。雖然中國臺灣沒有整車廠，但是有Tier 1車廠的供應(yīng)鏈，保有油車與電動車共有的車身、保險桿等技術(shù)優(yōu)勢，加上電動車打破傳統(tǒng)汽車供應(yīng)鏈既有的模式，中國臺灣很有機會進入國際的電動車供應(yīng)鏈。

順應(yīng)電動交通工具的發(fā)展趨勢，包含電動車齒輪、電池殼、腳踏車與汽車車身的拋光、研磨等，自動化的金屬加工系統(tǒng)便有很多的應(yīng)用機會。從汽車製造的角度觀察，達祥自動化總經(jīng)理黃皓倫認(rèn)為，電動車、電動機車與電動腳踏車的市場已經(jīng)快速成長，中國臺灣不少廠商投入電動車供應(yīng)鏈，全球電動自行車的訂單也大幅增加。而達祥自動化與生產(chǎn)電動車齒輪的客戶合作，建置自動化生產(chǎn)電動車齒輪的產(chǎn)線，且已經(jīng)成功生產(chǎn)100件產(chǎn)品，并將持續(xù)與ABB合作擴大生產(chǎn)規(guī)模。

工研院雙臂機器人醫(yī)療應(yīng)用潛力足

機器人的市場規(guī)模隨著業(yè)界加速自動化腳步大幅成長，研究單位也持續(xù)投入機器人技術(shù)的研發(fā)，推出更有彈性的應(yīng)用。中國臺灣工研院于自動化展展出的機器人研發(fā)成果，包含獲得R&D 100獎項的關(guān)節(jié)模組化手臂，透過模組化的設(shè)計，在減輕機械手臂重量的同時，強化協(xié)作型機器人的工作效率；此外，高靈活度的雙臂機器人具備類似人類手指的設(shè)計，可以多角度旋轉(zhuǎn)、抓取不規(guī)則物體，以及完成彈鋼琴等動作，未來擬率先應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域中。

其中，模組化機械手臂大幅減少機身重量，使用者可以將整組手臂，包含控制系統(tǒng)裝進一個箱子中搬運，帶到任何需要使用機械手臂的地點。當(dāng)此款手臂帶到應(yīng)用場域中，受益于模組化優(yōu)勢，可以任意組合、堆疊，彈性符合多元的應(yīng)用需求。中國臺灣工研院機械所智慧機器人技術(shù)組組長黃甦說明，模組化且方便攜帶的特性，有助于實現(xiàn)服務(wù)型機器人的應(yīng)用。

而雙臂機器人的特點則是高度模仿人類，除了有雙臂設(shè)計，兩臂上也各自有5根手指，搭配人工智慧軟體與攝影鏡頭，整合機器人的手、眼、腦功能。黃甦指出，以往工廠中的機械手臂或機器人，須要因應(yīng)工作內(nèi)容搭配特定的客製化夾具，但是在少量多樣的生產(chǎn)模式下，依照不同的工件需求分別客製不同的夾爪，較不具成本效益。而模仿人手的機械手臂則可以靈活完成多元的工作。醫(yī)療方面，傳統(tǒng)義肢較不具有靈活性，因此有醫(yī)師與工研院接洽，此款手臂有機會延伸製作成可整合人體訊號的義肢。雙臂機器人主要的技術(shù)突破，在于將馬達、驅(qū)動與感測器設(shè)計進小尺寸的機器人手指中，實現(xiàn)機器人可完成精密動作的成果。

TXOne力推工控資安解方

隨著製造業(yè)工廠導(dǎo)入自動化，工控環(huán)境遭受的資安攻擊事件層出不窮，業(yè)界亟需強化系統(tǒng)安全，防止駭客攻擊造成工廠停工等巨大傷害。目前市場上常見將IT資安的方案應(yīng)用到OT環(huán)境，然而OT環(huán)境重視的資安項目與設(shè)備適合的防護形式與IT不同，須要採用針對工控環(huán)境開發(fā)的資安方案，才能有效強化工廠的系統(tǒng)安全。

TXOne Networks執(zhí)行長劉榮太博士指出，當(dāng)工控系統(tǒng)受到駭客攻擊影響生產(chǎn)效率，工廠因此停機，就需要付出龐大的回復(fù)成本。因此需要建立OT零信任的環(huán)境，透過驗證存取、連線的裝置，確保機臺不會受到惡意程式攻擊。而且OT與IT系統(tǒng)之間需要隔離，OT系統(tǒng)中每條產(chǎn)線也應(yīng)該進行微隔離(Micro segmentation)，以免系統(tǒng)中任一位置受到攻擊后擴散，才能控制資安攻擊影響的范圍。

由于IT與OT系統(tǒng)所用的協(xié)議不同，且工控所用的模式多半固定，加上系統(tǒng)可用的資源有限，因此工控資安軟體可以辨認(rèn)不用額外檢查的原廠CA憑證，并且採用機器學(xué)習(xí)辨識常用的協(xié)議與白名單，就不用重複驗證協(xié)議與比對白名單，達到降低資源消耗的目的。同時TXOne推出隨身碟型式的離線防毒產(chǎn)品，只要將隨身碟插入設(shè)備，即可掃描設(shè)備中是否有惡意程式，適合應(yīng)用在設(shè)備新/舊不一，或者需要彈性檢測的工控場域中。

製造業(yè)自動化除了需要相應(yīng)的機械手臂、自主移動機器人、視覺系統(tǒng)等方案支援，還需要透過完善的資安防護降低停機風(fēng)險。相比IT資安重視資料的隱私與完整性，保護OT資安的主要目標(biāo)是確保產(chǎn)線順利運作，避免停工造成的龐大損失。同時工控系統(tǒng)資源有限，無法執(zhí)行須要強大功耗與效能支援的防毒軟體，因此能夠比對白名單并應(yīng)用機器學(xué)習(xí)技術(shù)的OT資安軟體，可在工控設(shè)備資源有限的前提下，彈性且完整的保護OT資訊安全，確保工廠的自動化系統(tǒng)正常運作。

制造業(yè)自動化重視設(shè)備靈活度

機械手臂是製造業(yè)自動化的關(guān)鍵設(shè)備，對手臂廠商如ABB而言，必須與業(yè)界廠商合作，才能加速手臂在產(chǎn)業(yè)內(nèi)落地應(yīng)用，且符合不同領(lǐng)域的工廠需求，因此ABB與達祥自動化與友達等廠商合作開發(fā)自動化方案，開拓機械手臂的應(yīng)用潛能。此外，機器人技術(shù)的研發(fā)腳步飛快，技術(shù)上已經(jīng)能成功生產(chǎn)可高度模仿人類動作的雙臂機器人。即便雙臂機器人尚未應(yīng)用在實際場域中，但是整合視覺、人工智慧與動作靈活的設(shè)計，可能率先導(dǎo)入精密度需求較高、可接受的成本范圍也較大的醫(yī)療應(yīng)用中，未來將會隨著不同領(lǐng)域的需求客製調(diào)整，廣泛應(yīng)用到工業(yè)等領(lǐng)域。

另一方面，OT資安是維持自動化系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵面向。隨著IT與OT的整合以及製造業(yè)的營收不斷成長，工控系統(tǒng)成為駭客的目標(biāo)，全球的工廠與國家基礎(chǔ)建設(shè)傳出不少資安攻擊事件，促使業(yè)界與政府對工控資安議題的重視提升。當(dāng)製造業(yè)兼顧手臂應(yīng)用、機器人靈活性與資安維護，提升自動化程度的歷程必能事半功倍。