物聯網需要設計模組化 PTC與美利達自行車打破傳統設計

物聯網喊得漫天價響,但實際上的應用,產業的實際出貨狀況,市場目前仍有很多問號,好奇物聯網的前景究竟會怎樣走。在美國上市的PTC來台展示他們在3D設計模組領域中,把物聯網虛實整合,和台灣知名自行車廠美利達合作打造Digital Twin這款物聯網概念示範產品,跳脫傳統設計思維,可說是工業 4.0 領域中一個很好的實作例子。

PTC 這次在台灣派出了亞太業務資深副總裁 James Pappas 、PTC 服務生命週期管理事業群副總裁 Lee Smith、PTC 亞太區 CAD 事業群協理Greg Brown、台灣區總經理卓曾中,以及 PTC 台灣客戶之一的群光集團資訊長張玉雲、伸興工業技術研發處蕭文賢處長,用新的觀點,告訴我們資訊科技如何幫助製造業、以及從傳統走向設計模組化成功案例。

PTC亞太業務資深副總裁James Pappas  分享數位與實體世界銜接概念。


跳脫傳統的設計概念

這種新型的設計概念是如何物聯網整合,PTC 亞太區 CAD 事業群協理 Greg Brown 做了相當深入的解說。他強調,半導體科技這些年的發展,以及相關零組件的水到渠成,是物聯網將開啟新革命很需要的養分。最初,網路的世界和現實物體沒有任何連結,但是未來的網路世界和現實世界會是一體兩面。各種產品在過去幾年之內變得越來越「智慧」,且能夠透過Wi-Fi連網。

但這不是只要把產品通通加上 IC 晶片就好。事實上,本來在設計階段所產生的 CAD 圖,和設計完成產出的物品是兩個獨立分離的物體,怎樣互動產生作用,除了產品構思的階段就要費心神以外,對於成品的掌握度也是很多廠商困擾的地方。

這時候物聯網相關的技術就有發揮的地方,可以搭配晶片感應器和取得的資料,來做產品設計上的修正。

而 PTC 推出的新技術讓設計師能夠直接在 3D 立體 CAD 圖上,即時 (real time) 顯示對應物體的狀態。包括 Physical goods 和它的對應CAD 模擬會是一體兩面,發生在現實物體上的資訊,將能夠即時上傳,並反映在 CAD 模擬圖上。

隨著創新研發的競爭越來越激烈,設計者必須把握機會,推出最適合使用者的產品,將設計不良的機率降至最小。藉由在物品上裝載感應器(sensor),使用者得以記錄物品的活動歷程,例如所受外來壓力、速度、溫度、時間以及地理位置改變等。對設計師與工程師來說,能將這些資訊傳送至 PTC 打造的 ThingWorx平台上,做完整記錄。

Digital Twin即時讀取ThingWorx平台,讓測試端能夠密切觀察受測物體。

並且還可以透過 PTC 最近併購的 ColdLight 大數據資料庫進行分析,提供可靠、詳盡的資料給設計端。換言之,PTC 的任務就是將產品週期的線性表現,轉化為完整循環、迴圈。

和傳統設計產品的流程不同,完整循環就會變成:
Design→Sensors→Data→Big data→Actions→Design

藉由裝設感應器 (sensor),收集資料並匯集成大數據。管理分析所收集到的大數據之後,做出預測或評估,並針對所看到的問題、待改善之處提出對策。
 
如此一來,產品的設計產出流程,由原先的設計完,出售,完畢,設計者和使用者完全沒有任何連結。快速演變為現在的設計者在設計階段就必須不斷驗證設計的正確性、可用性並進行各種測試。特別是利用真實使用者,接收他們的意見回覆,還有實際使用上碰到的各種數據資料收集。

美利達的Digital Twin 之概念與運作方式

在裝置上,以自行車為例,裝上感應器。感應器所收集到的資料會同步傳送到 PTC 的 ThingWorx sever,並由公司的大數據分析 ColdLight進行資料分析 (analytics),就能夠在分析資料中找到特定使用趨勢。

PTC亞太區CAD事業群協理Greg Brown分享Digital Twin概念應用。



比如說,當有1,000台自行車裝上感應器時,也許有許多自行車在經過特定路面時發生前輪靜止但後輪轉動的現象,觀察人員立刻能透過即時資訊發現此問題,判定此路段有危險,並且給予警告。

感應器範例,未來所有物品都能裝上感應器並透過雲端連線,在使用者實際操作時,將資訊同步傳送至設計端,設計團隊也能根據操作方式調整設計。

掌握大數據之後,就能知道某個駕駛的駕駛習慣,例如很常使用剎車,是否就能給予特定提醒。透過掃描自行車產品序號,即可使用平板等裝置進行虛擬實境監控。

另一個好的例子是貨物感應器。廠商在運送易碎貨物時,若希望了解每個貨運公司的品質,可能藉由在貨物上裝載感應器,並透過所收集的資料,判定各家貨運在過程中的碰撞力道、穩定度、溫度等資訊。

物聯網輔助產品設計平台的未來發展性

這種平台可說對許多需要產出具體產品的廠商/設計端是適用的,自行車應用只是一個初步原型。且在腳踏車上裝感應器已經行之有年,但是將感應器上的資訊傳到網路並加以整理是新科技的部分。

未來會有更多不同於自行車的應用,包括汽車、高科技產品在物聯網上的發展都是有相當多潛力的,在傳輸技術上,Wifi、藍芽或其他更多更好的通訊技術,在物聯網的格局中都將扮演重要的角色。

 

(照片來源:PTC)


 

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