Rust中的高吞吐量流處理
作者 | Noz編譯 | 王瑞平本篇文章主要介紹了Rust中流處理的概念、方法和優(yōu)化。作者不僅介紹了流處理的基本概念以及Rust中常用的流處理庫，還使用這些庫實現(xiàn)了一個流處理程序
2023年對制造業(yè)的永續(xù)經(jīng)營來說，絕對是關(guān)鍵的一年。首先，歐盟將在2023年10月試行碳邊境調(diào)整機(jī)制（Carbon Border Adjustment Mechanism；CBAM），雖然初期僅針對五大高碳排產(chǎn)業(yè)：水泥、電力、肥料、鋼鐵、鋁業(yè)執(zhí)行，但在全球減碳以及2050凈零碳排的大目標(biāo)下，影響的范圍肯定會愈來愈廣。再加上中國臺灣也在2023年通過氣候變遷因應(yīng)法，代表制造業(yè)必須承擔(dān)碳排的成本，并計算碳費對經(jīng)營與競爭力的直接影響。過去僅是環(huán)保議題的減碳，現(xiàn)在已經(jīng)變成直接影響制造業(yè)競爭力的重要關(guān)鍵之一了。
在進(jìn)一步討論碳排與永續(xù)工廠的規(guī)劃之前，要先理解的是，產(chǎn)生『碳排』的來源，一般會分成三大范疇（請參閱附圖）。臺灣制造業(yè)首先要關(guān)注的就是范疇一和范疇二，最后才是范疇三。這是因為范疇一、二是制造商自己比較可以掌握，且以臺灣制造業(yè)來說，范疇一二應(yīng)該會占大部分的碳排來源。在面對國際大廠要求2030年要減少50%或以上的碳排時，這是最好的優(yōu)先著力點。
那實際上，該怎麼逐步執(zhí)行減碳以達(dá)到永續(xù)工廠這個目標(biāo)呢？本文建議應(yīng)該先從最基本的『制造工具的改善』開始做起，然后逐步建立管理系統(tǒng)，最后才是進(jìn)行供應(yīng)鏈上下游的整合。其中，最基礎(chǔ)但卻也是最重要的就是自動化設(shè)備的改善。
從關(guān)燈工廠、效率至上 演變?yōu)槿藱C(jī)協(xié)作、透明第一
過往智能制造的導(dǎo)入上，『關(guān)燈工廠』曾經(jīng)是一個圣杯，有財力物力的大公司，大多會追求部分產(chǎn)線或產(chǎn)品以這樣的形式生產(chǎn)，宣告他們的智能制造的程度，并且以全自動化的設(shè)計方式，讓產(chǎn)線持續(xù)不斷的大量產(chǎn)出，使整體生產(chǎn)效益達(dá)到最大化。但現(xiàn)在，雖然關(guān)燈工廠在工程技術(shù)上不是遙不可及的夢想，但為了達(dá)到所謂的『關(guān)燈』付出的代價遠(yuǎn)比想像中的還要多。在減碳的大趨勢下，自動化現(xiàn)在更大的趨勢是人機(jī)協(xié)作。讓人員在某些關(guān)鍵制程中，和機(jī)器手臂（或其他自動化設(shè)備共同協(xié)作，讓人員的靈活性與彈性與設(shè)備的穩(wěn)定性與自動量產(chǎn)的優(yōu)勢互相搭配，以相對較低的成本，達(dá)到更好的生產(chǎn)效益。
自動化設(shè)備導(dǎo)入與規(guī)劃時，另外一個重點就是所有信息的掌握度與透明度。工廠生產(chǎn)用的自動化設(shè)備或廠務(wù)設(shè)備在規(guī)劃時，往往可能為了盡可能的降低成本，同樣功能的零組件，都會傾向選擇成本較低、功能可用就好。但這樣做，最常被犧牲的就是生產(chǎn)信息的蒐集能力。例如，一個具備電源監(jiān)控、回報功能的電源供應(yīng)方案，可能比傳統(tǒng)型的電源供應(yīng)器方案30% ~ 50%。在基礎(chǔ)功能基本相同的情況下，就會在成本考量下，采用傳統(tǒng)型的電源供應(yīng)方案。
這樣導(dǎo)致的結(jié)果，就是生產(chǎn)信息的蒐集變的不完整，也會造成后續(xù)進(jìn)行碳盤查時的困擾。
因此，在考量要面對減碳的議題并打造永續(xù)工廠時，最重要的第一步就是數(shù)據(jù)蒐集以及生產(chǎn)信息的透明化。這是最基礎(chǔ)、最重要，卻往往是最難跨出的一步。因為這會直接牽涉到產(chǎn)線自動化時的成本，也會直接造成生產(chǎn)成本的增加。但請從未來要達(dá)到減碳甚至是凈零碳排的角度來思考這個問題，如果現(xiàn)在不愿意多投入一點成本在基礎(chǔ)的生產(chǎn)設(shè)備上，未來面對政府規(guī)范、客戶要求或是產(chǎn)業(yè)競爭者的挑戰(zhàn)時，損失的商業(yè)利益可能會更大。
以自動化為基礎(chǔ) 產(chǎn)品為單位 逐步展開
除信息透明度的考量之外，制造業(yè)在考量導(dǎo)入的優(yōu)先順序時，也不能沒有思考邏輯地導(dǎo)入。過往制造業(yè)在導(dǎo)入自動化時，往往會使用『水平』的方式導(dǎo)入，舉例來說，很多工廠會優(yōu)先考量在所有產(chǎn)品的品檢站導(dǎo)入自動化AOI檢測設(shè)備。而這個導(dǎo)入方式的主要考量可能是因為品檢站耗費大量人力，且自動化檢測的成熟度高、導(dǎo)入的難度較低，最容易馬上看到效益。因此，會優(yōu)先把所有產(chǎn)品或產(chǎn)線的品檢站導(dǎo)入自動化設(shè)備。
但這樣做的問題在于，未來要進(jìn)行碳盤查或是產(chǎn)品碳足跡的追蹤時，會發(fā)現(xiàn)沒有一個產(chǎn)品可以完整地由自動化設(shè)備產(chǎn)出相關(guān)數(shù)據(jù)，變成所有產(chǎn)品都還是要人工計算、評估。結(jié)果花了成本導(dǎo)入的自動化設(shè)備，卻沒辦法更好地協(xié)助數(shù)據(jù)的產(chǎn)出與整合。
根據(jù)BCG在「2021全球企業(yè)碳盤查調(diào)查」發(fā)現(xiàn)，有高達(dá)86%企業(yè)仍使用手動記錄和揭露排放，這樣做不但無法因應(yīng)多變的經(jīng)營環(huán)境，也不利于后續(xù)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)整合。
因此，建議的做法應(yīng)該是，以產(chǎn)品為單位，逐步地導(dǎo)入自動化設(shè)備，先讓某一個產(chǎn)品所有制程均能達(dá)到高度的自動化（再次強(qiáng)調(diào)，非100%的自動化），這樣當(dāng)這項產(chǎn)品需要進(jìn)行碳盤查或是產(chǎn)品碳足跡的追蹤時，就能明顯的看出數(shù)據(jù)透明化與自動化設(shè)備的整體效益。
產(chǎn)品低碳化 供應(yīng)鏈系統(tǒng)整合 為最終目標(biāo)
在完成工廠的生產(chǎn)信息透明化、以及自動化完整的信息蒐集后，接下來就能將所有的信息系統(tǒng)化地匯整起來，并與供應(yīng)鏈上的合作夥伴一起合作（假設(shè)夥伴們也已經(jīng)做好自己的基礎(chǔ)工作），打造完整的碳排信息，建立起完整的產(chǎn)品碳足跡信息。
除此之外，完整的生產(chǎn)信息更可以進(jìn)一步回饋到產(chǎn)品設(shè)計或研發(fā)階段，導(dǎo)入數(shù)碼雙生（Digital Twin）方案，讓產(chǎn)品本身開始透過材料、生產(chǎn)流程或設(shè)計方式的改善，降低碳排。
最終，希望透過整個供應(yīng)鏈與產(chǎn)業(yè)的努力，從生產(chǎn)設(shè)備、能源運用一直到產(chǎn)品設(shè)計都融入低碳排的目標(biāo)，達(dá)成所謂的綠色供應(yīng)鏈生態(tài)系。
了解碳排的來源 才能進(jìn)一步談減碳
低碳、減碳一直到凈零碳排，在全面講求生產(chǎn)效益的中小型制造業(yè)，一直是個不敢觸碰卻又不能回避的議題。唯有一步一步、有目標(biāo)、有秩序地導(dǎo)入相關(guān)設(shè)備或解決方案，先了解碳排的來源，從范疇一二開始逐步盤點，才不至于讓這個議題變成整個制造體系的災(zāi)難。臺灣一向是全球制造體系中非常重要的一環(huán)，如果不能盡快積極面對低碳與永續(xù)工廠的議題，等到面對2030年國際各大廠的壓力時，要在短時間轉(zhuǎn)型，可能就會更慌張不知所措。
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