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5G mmWave 智慧工廠

「第五代行動通訊網路」5G具有低網路延遲、大傳輸頻寬、支援大量節點連線的三大特性,可實現智慧製造、車聯網、遠距操控等高端技術,驅動產業創新升級,為自動駕駛、串流媒體、智慧醫療保健和許多其他創新應用帶來新的用戶體驗。智慧製造是提升競爭力、爭取商業轉型與建立全球接軌的利基。

日月光應用5G mmWave技術提供數據高速傳輸和即時回傳資料,結合人工智慧(AI)與大數據分析,建置具有思考、偵測、學習與調整等異質整合能力的智慧工廠,優化製造效能與加速數位轉型邁向「工業4.0」。

2022年日月光進一步導入次世代5G 獨立組網(SA)毫米波(mmWave)雙連線(NR-DC)技術,透過運行於中/高頻段的網路架構,大幅突破傳統5G上行傳輸瓶頸,滿足半導體高階製造製程所需的可攜易佈署特性,有效加速智慧製造進程及應用。

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什麼是5G mmWave NR-DC?

5G是「第五代行動通訊網路(5th generation mobile networks)」的簡稱,而5G 新空中介面 ( 5G NR),是基於正交頻分多工技術(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的全球性5G標準。5G NR使用中/高頻2種頻段,6GHz以下中頻段稱為Sub-6,範圍在450MHz至6GHz之間,而mmWave毫米波屬於高頻段,範圍在24GHz至52GHz之間。台灣選擇的mmWave毫米波頻段為28GHz,其總頻寬約為Sub-6 5G的10倍。

次世代5G NR-DC技術允許裝置同時運作於毫米波 (mmWave) 和 sub-6 GHz 頻率,藉此可以利用更廣泛的sub-6中頻段以及mmWave支援的高數據速率,從而實現更高的傳輸速率、更好的覆蓋範圍,以及改進的延遲和可靠性。


為何導入5G mmWave NR-DC?

跟有線通訊或使用免授權頻段的其他無線通訊技術相比,智慧工廠導入5G企業專網最大的優勢在於兼顧移動性跟有保障的網路服務品質,但網路建置的成本跟需要投入的資源也比較高。5G雙連線(NR-DC)技術進一步提高5G 獨立組網的速度和容量,提供極大上行頻寬、帶來極低時延,大幅提升5G整體效能,有助智慧工廠達成彈性製造、預測性維修和更高生產效益的目標。

日月光智慧工廠將採用高通開發的Snapdragon X65 5G數據機射頻系統,透過5G NR-DC軟體利用4載波上行載波聚合(4CC ULCA),整合28GHz 毫米波高頻頻段的4個100MHz連續載波頻寬,並透過雙連線技術與 2.6GHz 中頻頻段結合,達到600Mbps的上行速度,大幅突破5G上行傳輸瓶頸,滿足半導體高階製造製程所需的可擴展性,有效加速智慧製造進程及應用。


5G mmWave半導體智慧製造應用

2020年日月光建置5G mmWave企業專網提供數據高速傳輸和即時回傳資料,導入產線自動巡檢(AI+AGV智慧無人搬運車)、AR遠端維護協作與綠科技教育館AR體驗環境三大應用,展現未來智慧工廠及自動化可以涵蓋的範圍及複雜度。

2022年日月光進一步結合產、官、學、研四方資源,與高通、亞太電信、資策會、國立成功大學、戴夫寇爾,共同建置具高安全性及高可靠度的5G企業專網,發展新一代智能化全面品質管理技術,並著重在工廠智慧化及智能化的數位轉型,包括設備5G無線化整合、高異質性機器設備智能化整合、OT設備資安防禦技術整合等三大方向,預期效益包含:

  • 預期透過發展SOP異常AI偵測技術,確保工廠中的操作員、維護人員能依循標準作業,以維持產品良率、兼顧作業安全。
  • 整合現有及新購機台,取得各類機台運作數據,並導入自有機台參數優化模型,持續提升產品良率。
  • 發展協同物料智能管理方案,從即時庫存預測到智能化運送,降低整體生產Cycle time。
  • 以大頻寬行動串流,即時收集高畫質AOI影像,提升品質檢驗的準確率與效率。
  • 導入5G mmWave獨立組網雙連線傳輸技術,連結全場域通訊,確保穩定、快速,節省機台Re-layout的架機時間,提升整體設備效率(OEE)
  • 結合營運技術(OT)資安防禦技術,全面升級智慧製造

 

產線自動巡檢(AI+AGV智慧無人搬運車)

以前生產線多以人力每日做重複性的檢查,在導入5G後,透過在智慧無人搬運車上裝設相機,搭配AI及大數據分析,已可進行產線自動巡檢(例如機台警示偵測及人員安全巡檢),除了減少人力負擔之外,也可降低人為疏忽造成的意外。

Wi-Fi基站的信號覆蓋範圍通常不足以覆蓋整個製造廠域。引入5G mmWave可以實現低延遲,提供更大的信號覆蓋範圍,讓自動駕駛車輛(AGV)可以在工廠車間內無縫移動。


AR遠端維護協作

「AR遠端維護協作」讓經常需要從遠端連上機台,進行機台診斷與維護的設備維護人員,可在中控室內藉由大數據資料分析直接監控機台,並且當有機台被監測出問題時,可立即與其他同仁遠端協作機台檢修。現場維護人員可戴上5G+AR的眼鏡,透過擴增實境(AR)看著同一份SOP共同修復機台,藉由5G mmWave高速率、低延遲的特點,可在檢修過程中同步傳送大量高解析度圖片至後端系統,進行大數據分析,即時協作調整,增加設備維護效率。


綠科技教育館AR體驗環境

日月光綠科技教育館利用5G mmWave網路低延遲、高頻寬的特性,結合擴增實境(AR)提供參訪人員更生動的環境教育內容以及沉浸式的學習體驗,以創新思維展現日月光節約用水成效以及推展水資源循環再生理念。



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