工業4.1: 零缺陷的智慧製造

主編簡介
作者列表
前言
致謝
書序
第1章　自動化之演進及零缺陷智慧製造之發展策略
鄭芳田
1.1 簡介
1.2 自動化之演進
1.2.1 E化製造
1.2.1.1 製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES)
1.2.1.2 供應鏈(Supply Chain, SC)
1.2.1.3 設備工程系統(Equipment Engineering System, EES)
1.2.1.4 工程鏈(Engineering Chain, EC)
1.2.2 工業4.0 (Industry 4.0)
1.2.2.1 工業4.0之定義及核心技術
1.2.2.2 由E化製造進化至工業4.0
1.2.2.3 大量客製化
1.2.3 零缺陷(Zero Defects, ZD)——工業4.1的願景
1.2.3.1 達成零缺陷之兩階段步驟
1.3 零缺陷智慧製造之發展策略
1.3.1 提升良率及確保零缺陷之五階段策略
1.4 結論
附錄1.A—縮寫對照表
參考文獻
第2章　資料收集與資料前處理
丁顥、楊浩青、李育壅
2.1 簡介
2.2 資料收集
2.2.1 製程資料收集
2.2.1.1 感測訊號收集
2.2.1.2 製程參數收集
2.2.2 量測資料收集
2.3 資料前處理
2.3.1 資料切割
2.3.2 資料消噪
2.3.2.1 趨勢去除
2.3.2.2 小波門檻值消噪
2.3.3 特徵萃取
2.3.3.1 時間域
2.3.3.2 頻率域
2.3.3.3 時頻域
2.3.3.4 自動編碼器
2.4 案例研究
2.4.1 減少熱效應在應變規的影響
2.4.2 自動資料切割
2.4.3 刀具狀態診斷
2.4.4 使用壓力資料診斷鍛造製程
2.5 結論
附錄2.A—縮寫對照表
附錄2.B—公式符號對照表
參考文獻
第3章　通訊標準
鄭芳田、丁顥、邱煜程
3.1 簡介
3.2 半導體設備的通訊標準
3.2.1 製造部分
3.2.1.1 SEMI設備通訊標準I (SECS-I) (SEMI E4)
3.2.1.2 SEMI設備通訊標準II (SECS-II) (SEMI E5)
3.2.1.3 泛用設備模型(GEM) (SEMI E30)
3.2.1.4 高速SECS訊息服務(HSMS) (SEMI E37)
3.2.2 工程部分(Interface A)
3.2.2.1 設備客戶驗證及授權(A&A) (SEMI E132)
3.2.2.2 通用設備模型(CEM) (SEMI E120)
3.2.2.3 設備自我描述(EqSD) (SEMI E125)
3.2.2.4 EDA通用Metadata (ECM) (SEMI E164)
3.2.2.5 資料收集管理(DCM) (SEMI E134)
3.3 工業設備與系統通訊標準
3.3.1 Classic OPC和OPC-UA協定的歷史進程
3.3.1.1 Classic OPC
3.3.1.2 OPC-UA
3.3.2 OPC-UA基礎
3.3.2.1 需求
3.3.2.2 根基
3.3.2.3 規格
3.3.2.4 系統架構
3.3.3 應用OPC-UA協議的智慧製造階層結構實例
3.3.3.1 設備應用程序(EAP)伺服器
3.3.3.2 資料操作使用情境
3.3.3.3 資料操作循序圖
3.4 結論
附錄3.A—縮寫對照表
參考文獻
第4章 雲端運算、物聯網、邊緣運算與大數據基礎設施
蕭宏章、洪敏雄、陳朝鈞、林祐全
4.1 簡介
4.2 雲端運算
4.2.1 雲端運算基本原理
4.2.2 雲端運算服務模型
4.2.3 雲端運算部署模型
4.2.4 雲端運算在製造業的應用
4.2.5 小結
4.3 物聯網與邊緣運算
4.3.1 物聯網基本原理
4.3.2 邊緣運算基本原理
4.3.3 物聯網和邊緣運算在製造業的應用
4.3.4 小結
4.4 大數據基礎設施
4.4.1 應用需求
4.4.2 核心軟體堆疊組件
4.4.3 消彌核心軟體堆疊組件和應用程序之間的鴻溝
4.4.3.1 Hadoop資料服務(HDS)
4.4.3.2 分散式R語言計算服務(DRS)
4.4.4 小結
4.5 結論
附錄4.A—縮寫對照表
附錄4.B—公式符號對照表
參考文獻
第5章　Docker和Kubernetes
陳朝鈞、洪敏雄、賴冠州、林祐全
5.1 簡介
5.2 Docker基本原理
5.2.1 Docker架構
5.2.1.1 Docker引擎
5.2.1.2 Docker高階模擬架構
5.2.1.3 Linux Docker主機架構
5.2.1.4 Windows Docker主機架構
5.2.1.5 Windows Server Container架構
5.2.1.6 Hyper-V容器架構
5.2.2 Docker運作原理
5.2.2.1 Docker映像檔
5.2.2.2 Dockerfile
5.2.2.3 Docker容器
5.2.2.4 容器網路模型
5.2.2.5 Docker網路
5.2.3 Docker應用案例
5.2.3.1 建置、發布和部署Docker容器應用程式的工作流程
5.2.3.2 部署一個運行Linux應用程式的Docker容器
5.2.3.3 部署一個運行Windows應用程式的Docker容器
5.2.4 小結
5.3 Kubernetes基本原理
5.3.1 Kubernetes架構
5.3.1.1 Kubernetes Control Plane節點
5.3.1.2 Kubernetes工作節點
5.3.1.3 Kubernetes物件
5.3.2 Kubernetes運作原理
5.3.2.1 部署
5.3.2.2 高可用性與自我修復
5.3.2.3 入口
5.3.2.4 副本
5.3.2.5 排程器
5.3.2.6 自動擴展
5.3.3 Kubernetes應用案例
5.3.4 小結
5.4 結論
附錄5.A—縮寫對照表
參考文獻
第6章　智慧工廠自動化(iFA)系統平台
鄭芳田
6.1 簡介
6.2 先進製造物聯雲(AMCoT)架構設計
6.3 全自動虛擬量測(AVM)伺服器簡介
6.4 智慧型預測保養(IPM)伺服器之基底預測保養(BPM)機制簡介
6.5 智慧型良率管理(IYM)伺服器之關鍵參數搜尋演算法(KSA)機制簡介
6.6 智慧工廠自動化(iFA)系統平台
6.6.1 雲端版iFA系統平台
6.6.2 隨機買斷版iFA系統平台
6.7 結論
附錄6.A—縮寫對照表
附錄6.B—公式符號對照表
參考文獻

鄭芳田

主編

鄭芳田1976年從國立成功大學電機系畢業後，即到國家中山科學研究院服務，在19年間由最基層的研究助理一路升到簡聘技監研究員。之後，鄭芳田轉至成大製造資訊與系統研究所與資訊工程學系任教，致力將在中科院所磨練出來的自動化與系統整合技術，轉應用於高科技(如半導體、面板、太陽能)及傳統產業(工具機、航太、模具、碳纖等)的智慧製造資訊系統領域上，以協助各式製造業增加產能、改善製程能力、精進良率、和降低成本，進而提升企業競爭力。

鄭芳田致力於基於資通訊科技與人工智慧之智慧製造和工業4.1的創新研究之成果豐碩，其中他所研發的全自動虛擬量測(Automatic Virtual Metrology, AVM)技術之學術成就和產業應用更是獨步全球。他發表超過40篇與虛擬量測相關的期刊論文，並以這些研究成果獲得了中華民國、美國、日本、中國大陸、德國和韓國等六國之發明專利。這些專利成功轉為59項技術移轉，技轉至高科技產業，如半導體(台積電、聯電、日月光、世界先進)、面板(群創、友達、瀚宇彩晶)、太陽能(茂迪)，以及傳統產業，如航太(漢翔)、工具機(遠東/發得)、吹瓶機(銓寶)、碳纖(台塑)等；除企業外也成功技轉給如工業技術研究院和金屬工業發展中心等法人單位。

鄭芳田曾榮獲的國內外重要榮譽與獎勵有：「行政院2011年傑出科技貢獻獎」、三次科技部(原國科會)之「傑出研究獎」(2006, 2009, 2013年度)、三次經濟部智慧財產局「國家發明創作獎」(2011, 2012, 2018年度)、2008年經濟部之「大學產業經濟貢獻獎(個人獎)」、教育部2002年度之「大學校院教師產學合作獎」、2010年財團法人東元科技文教基金會之「第十七屆東元獎」、2014年潘文淵文教基金會之「研究傑出獎」、2014年「李國鼎榮譽學者獎」、2015年中華民國斐陶斐榮譽學會第20屆「傑出成就獎」、2013年國際電機電子工程師學會Inaba創新引導生產科技獎(IEEE Inaba Technical Award for Innovation Leading to Production)、2008年起為IEEE Fellow & 2021年起為IEEE Life Fellow等。此外，自2017年10月起，鄭芳田率先成為首位IEEE自動化科學與工程期刊(T-ASE)的中華民國籍Senior Editor；並自2020年9月起，榮膺IEEE自動化科學與工程國際學術研討會(CASE)之指導委員會主席(Chair of SteeringCommittee)。自2018年元月起，鄭芳田創立國立成功大學智慧製造研究中心，並兼任中心主任。