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智能工廠(chǎng)可以分為三個(gè)層次，一層是以自動(dòng)化及控制為主的設備層解決方案，導入的應用為CNC數控設備，以及PLC、I／O、觸摸板及運動(dòng)控制產(chǎn)品為主；二層為人機界面和監控系統，導入的應用包括HMI／SCADA、整合監控廠(chǎng)務(wù)設備、收集實(shí)時(shí)及歷史數據及整合分析效能與節能控制；三層為生產(chǎn)管理解決方案，導入的應用為MES／EMI，提供生產(chǎn)線(xiàn)工單、投料、備料全自動(dòng)信息。

       如果從軟件解決方案的角度切入，上層為實(shí)時(shí)信息入口網(wǎng)站，然后依序為智能工廠(chǎng)性能分析和生產(chǎn)執行、綜合質(zhì)量管理、資產(chǎn)管理、工廠(chǎng)數據庫、圖形監控設備及底層的編輯與控制，這些作業(yè)平臺，智能工廠(chǎng)可以根據需求來(lái)建置。

       導入智能工廠(chǎng)應用可以帶來(lái)的好處，是顯而易見(jiàn)的。以L(fǎng)ED燈具生產(chǎn)線(xiàn)為例，每一個(gè)LED燈具的工序多達數十個(gè)，每一個(gè)工序都要做好分配。為了追求生產(chǎn)速度，可能就需要20幾個(gè)人來(lái)裝配，但導入自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)之后，7秒就可以完成一個(gè)LED燈具，而且只需要用到三個(gè)人。

       但導入自動(dòng)化之后，生產(chǎn)線(xiàn)的設計也要重新設計，以前述的LED燈具為例，該智能工廠(chǎng)就將生產(chǎn)線(xiàn)做成ㄇ字型，是因為要考慮智能工廠(chǎng)現場(chǎng)的空間，以及倉庫的位置，如何進(jìn)出料、如何維修等，才能設計出符合實(shí)際需求的生產(chǎn)線(xiàn)形狀。

       接下來(lái)就是進(jìn)入SCADA，也就是Supervisory Control And Data Acquisition，凡是具有系統監控和數據擷取功能的平臺，要搭配相對應的軟硬件，才能稱(chēng)之為SCADA。

       設置SCADA的目的，是希望透過(guò)計算機的實(shí)時(shí)監控設備，提供系統設備作整體的監視、控制、自動(dòng)定時(shí)紀錄、打印及查詢(xún)并提供設備的實(shí)時(shí)運作狀況。智能工廠(chǎng)可借此建立長(cháng)期的設備維護數據，有效的運用維護人力資源，提高設備維護質(zhì)量及設備運轉效率。SCADA可滿(mǎn)足各式各樣的系統設備，如電力監控系統、空調監控系統、消防監控系統、門(mén)禁監控系統、制程監控系統等。

       另一個(gè)攸關(guān)智能工廠(chǎng)應用的項目是圖控系統。專(zhuān)家指出，圖控接口要成功，須要先理解，人與設備間的接口，其實(shí)存在于控制設備與屏幕圖形之間的對應關(guān)系，真實(shí)世界的設備、感知器或控制器，轉成計算機屏幕的各種對象時(shí)，要能做到完全對應，工程師需要一點(diǎn)美學(xué)修養，才能呈現接近真實(shí)世界的狀況，讓控制人員能夠藉由屏幕圖形就能顯示設備運作狀況及透過(guò)屏幕控制設備的運轉。

       一套完整的監控系統，需要許多組件的構成，以制程設備監控系統為例，制程設備上要有感測及制動(dòng)裝置，并將數據轉換及傳送到控制系統，控制系統至少要具備顯示、記錄、調節及致動(dòng)等功能，由操作人員根據前臺后傳的數據進(jìn)行處理。因此所有的數據在送到后臺時(shí)，一定要妥善處理，如有70％的警告可能只是誤報，監控系統要有能力做判斷。

       除了前述的系統平臺外，硬件架構也需要妥善考慮，才能建構出智能工廠(chǎng)。首先是聯(lián)機的基本需求，通信協(xié)議應該要盡量選擇市場(chǎng)現有的，盡量減少自行開(kāi)發(fā)，以免設備之間的聯(lián)機產(chǎn)生問(wèn)題。

       其次是選擇儀控設施，目前的儀控設施接口，非常多樣化，除了有目前盛行的Ethernet外，過(guò)去的RS232／422／485仍然還是有在使用。其實(shí)智能工廠(chǎng)也不一定非Ethernet不用，因為考慮建置成本，過(guò)去的投資不一定要舍棄，但不同的儀控設施接口，會(huì )影響通信線(xiàn)路的配置，包括設備、距離、速度及成本等，工廠(chǎng)在導入解決方案時(shí)，要做好取舍規劃。

       而在計算機設備的選用方面，包括聯(lián)機計算機數量與配置、工作環(huán)境、計算機規格及外圍裝置，都要做好充分考慮。專(zhuān)家認為，選用的關(guān)鍵完全取決于系統的承受度，該用服務(wù)器就得用服務(wù)器，不要因為節省采購成本，而選擇較為便宜的計算機設備，因為一旦選擇錯誤，導致設備常常故障或當機，維護成本未必劃算。

       至于監控網(wǎng)絡(luò )架構的考慮方面，要考慮的項目包括工作站的任務(wù)分配、網(wǎng)絡(luò )架構規劃、網(wǎng)絡(luò )流量控制及網(wǎng)絡(luò )安全考慮。在架構規劃時(shí)，可以依照控制責任區分、人機接口規劃及網(wǎng)絡(luò )功能配合等方向來(lái)考慮。

       以控制責任為例，可以分為控制器及圖控計算機，前者重視的是實(shí)時(shí)性、高可靠性，適用低階邏輯性／模擬性之控制，后者則是要求強大的數據處理能力，適用高階控制。至于每一個(gè)交換器要裝幾個(gè)控制器，則是取決于對于速度的要求。

       人機界面規劃方面，一定要導入人因工程的觀(guān)念，不管是使用習慣或是圖形大小，都能符合使用習慣及現場(chǎng)狀況，如旋鈕的方向、大小及顏色等，要達到直覺(jué)、簡(jiǎn)易、防誤等要求，其他項目如操作流程、展示方式及安全管制，也都要以符合使用者習慣為主要考慮。

       至于網(wǎng)絡(luò )功能方面的配合，建議應配合已普遍使用的Windows內建網(wǎng)絡(luò )功能，并采用高效率的TCP／IP層對層通訊方式，讓多部計算機互相監看及控制，以達到資源共享及互相備份的目的。

       MES往往是智能工廠(chǎng)須要導入的應用。智能工廠(chǎng)如果在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生太多問(wèn)題，如停機、生產(chǎn)損失、返工太多、發(fā)貨時(shí)間錯誤、無(wú)法符合行業(yè)規范標準的需求、物料短缺、無(wú)法跟蹤原材料的使用及客戶(hù)投訴和產(chǎn)品召回時(shí)，可能都要認真思考導入MES的必要性。

       因為面臨前述問(wèn)題，管理者須要做出對應策略，碰到各種問(wèn)題時(shí)，要靠 MES 才知道原因為何，如何改善，如在接到急單時(shí)，由上到下的信息若能做好整合，就可以在短時(shí)間內知道相關(guān)備料是否足夠，判斷能否承接訂單。

       由于節能減碳的需求日增，智能節能系統也已成為智能工廠(chǎng)常見(jiàn)的導入項目。以能源管理系統為例舉出，從收集量測、監視分析、控制管理、卸除到節能，其實(shí)需要設法整合各自獨立的系統，如電力及照明監控、空調監控、停車(chē)管理等，才能達到節能、減碳進(jìn)而減費的目的。