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疫情專刊二，遠端監控正夯，利用線上近紅外光譜設備監控你的產線結果。

我們在本篇文章中會說明：

(1)超前部署工業4.0

(2) NIR如何成為啟動物聯網的關鍵

(3)你適不適合導入NIR技術

關鍵字｜自動化數據收集系統．工業4.0．Online-NIR

超前部屬工業4.0

疫情當前，分流上班已經是常態，減少的人力還要應付接踵而來的訂單，你除了需要自動化工廠來因應，其實最根本的解決辦法是透過物聯網往前一步了解客戶的需求來達到『智慧製造』，這中間除了工廠本身，還需要了解源頭：來自客戶的訂單要求，以及後端：工廠倉儲與物流等供應鏈的配合。

『如果知道要多少量，就可以提早安排產能。』

工業4.0從德國推出至今已經度過五個年頭，更早之前，藥廠提倡的QbD; Quality by design，就已經有類似的概念，所有製造出的最終成品都是根據源頭的需求來設計，而要達到這個目標，我們已經有成熟的自動化設備，下一步就是把這些端點連結在一起的物聯網系統，透過收集工廠中的製造參數，包含溫度、壓力、化合物轉化等數據，經過雲端運算的機器學習，在產品製造的當下，就知道品質與數量。在放大這個雲端平台的概念，納入整個廠區甚至上中下游的供應鏈，可以靈活的調整生產效率，減少庫存的同時也減少不必要的能源成本消耗。

NIR如何成為啟動物聯網的關鍵

所以這一些數據要怎麼收集？

以台灣大宗製造的聚合物做舉例，聚合反應中會需要監控反應壓力、溫度、攪拌速度還有起始物的添加速度以及聚合產物的生成等等製造參數，其中聚合產物在過去會需要安排工廠人員取樣，除了中斷反應，也會因為送樣分析等待結果而增加製造時間，因此現在有越來越多的工廠開始導入自動化的分析設備，例如自動滴定儀，可是如果要達到即時反應即時修正，自動滴定儀除了滴定本身，時常被忽略的還有取樣閥件的切換、滴定反應溶液的添加與置換，前後估計大概每一筆數據需要15分鐘才能取得。可是反應過程可能在10分鐘內就發生無法挽回的結果，過去仰賴有經驗的廠務師傅在現場確認狀況，但是經驗的傳承會隨著時間遞減。理想的製造參數也不能完美複製。

我們在本文介紹近期流行的自動化光譜分析，舉Online-NIR為例，在上述的案例之中，Online-NIR能每1分鐘即時觀察產線合成的經過，這是因為從起始物的消耗、中間體的產生以及最終合成產品的含量，全部都涉及到化合物中官能基的轉換，包含雙鍵開鍵中=CH與-CH的消長、水解產生的-OH還有紫外固化(Curing)中在-NH鍵結上的反應等等，因此我們可以把整個反應過程想像成官能基隨著時間的變化趨勢，因此NIR可以提供以下效益：

(1)NIR對反應物有特定的吸收波段，了解產品的純度變化。

(2)NIR最快10秒鐘產出一筆結果

(3)NIR藉由光纖探頭進行遠距分析、軟體則即時回傳收集到的製造參數

前面提到的製造過程中間的檢測項目中，NIR可以分析OH值(Hydroxyl Value)、酸價(Acid Value)、密度(Density)、黏度(Viscosity)、水分(Moisture Content)、添加劑含量(additive)、異氰酸酯含量isocyanate(NCO)、固化程度(Curing Level)等使用滴定儀或HPLC等方式進行的分析項目。NIR還提供其他的潛在優勢在於：

(1)沒有廢液產生(衍生化試劑kit、滴定廢液)

(2)一次分析可以得到多個製造參數

到這邊，NIR已經從產線中取得非常多的數據，接著控制NIR的軟體會透過Analog/Digital或OPC等不同的通訊方式，將分析結果傳送到工廠中SCADA/DCS/PLC等控制單元，接著根據廠務或製程工程師預設的判斷基準來決定需不需要啟動其他的設備，例如反應速度不如預期，可以啟動加快反應物的添加速度或者啟動溫控設備升高溫度，形成一個智慧製造的物聯網系統。

過去在產線開發的時候，現場會仰賴品管部門的取樣分析，或者是自行在工廠端分析中間體，無論如何都需要中斷或者等待，反觀Online-NIR是不間斷的持續收集數據，使得現場的同仁可以隨時掌握產線的狀況。此外Online-NIR的分析結果也可透過電腦網路連線，在公司的內部網域中，所有相關的人員都可以遠端了解產線狀況，整體來說效益如下：

(1)遠端掌握，最大程度降低人力需求

(2)即時監測，品質可控制

(3)長期修正，優化產線競爭力

因為人力的考量或者過去就已經計畫要導入自動化設備的公司，在這一波因為疫情產生的缺工壓力還有訊息萬變的世界局勢導致的訂單起伏，值得思考公司需不需藉機會進行產業轉型，開始導入工業4.0的概念。

『疫情會過去，但是客戶一旦流失就很難回頭。』