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技術大升級 兼具效率減碳

可信任性智慧排程系統。精機中心智慧零組件開發部/提供
可信任性智慧排程系統。精機中心智慧零組件開發部/提供

本文共1385字

經濟日報 姚克昌

近年來全球生產製造商為因應快速變化的全球製造供應鏈,以及各國/經濟組織碳稅規範,紛紛運用數位轉型工具進行智慧與節能的自動化生產。透過導入智慧生產管理系統來進行生產製造與能耗管理,可降低人力成本、試誤重工與產線上之能源浪費。此外,工具機設備端裝設感測器與監測模組,可即時掌握機器生產設備狀態和能耗狀態,並針對生產異常預先調整製程,提升製程效率與產品良率,同時減少製造過程之碳排放量。

經濟部產業技術司於碳稅議題萌芽前,即開始布局工具機產業數位與綠色轉型技術,大力推動我國製造業雙軸轉型,引領產業進入數位化與綠色工具機的全新局面,為國內產業帶來嶄新的活力與發展動能。

技術司支持精機中心運用科技專案補助發展「主軸健康預診系統」,解決傳統的主軸於加工過程中缺乏線上檢測方法與智慧化監測技術問題,如無法即時反饋使用者主軸運轉健康狀態,以及可能因振動或溫升異常而引發不必要的生產停機問題。

工具機自適應熱誤差補償技術。精機中心智慧零組件開發部/提供
工具機自適應熱誤差補償技術。精機中心智慧零組件開發部/提供

「主軸健康預診系統」利用多面向感測器和軸承動態預壓量測技術,即時監測主軸的溫度、振動和預壓等資料,並透過科專能量所建立的主軸多感測擬合及分析技術,可直接提供使用者快速掌握主軸健康狀態及預測主軸潛在問題,進而合理規劃維護工作,減少因主軸故障導致的停工和生產中斷,並降低成本損失。截至2023年,此系統已成功應用於二主軸製造商、八家工具機企業以及一家加工業者,為國內製造業的智慧生產模式升級提供有力支持。

在技術司補助下,精機中心長期透過科技專案在工具機領域不斷探索創新,結合人工智慧(AI)與大數據資料建立「工具機熱誤差補償技術」。針對工具機主軸端和進給軸端的熱變位問題,進行高精度的熱誤差補償,能夠讓工件的精度誤差能維持在15微米(μm)以內,同時有效縮短整機模型建置與調整時間。

這項技術不僅是針對加工過程中的溫度熱變位問題做出改善,更可透過遠端智慧化調整模型及降低維護門檻,進而推動自適應熱誤差補償技術的普及與推廣。目前有十家國內工具機設備廠商導入及應用該技術能量,並成功切入航太、半導體等高精度加工需求市場。

智慧化主軸健康監測模組。精機中心智慧零組件開發部/提供
智慧化主軸健康監測模組。精機中心智慧零組件開發部/提供

少子化與高齡化現象正對製造業的勞動力供給構成嚴峻的挑戰,為因應這種勞動力短缺以及工時變異所帶來的影響,精機中心投入開發「可信任性智慧排程系統」。這套系統考量各種不同的情境,包括涵蓋「交期優先」、「插單優先」以及「機台故障排程」等多種排程規劃模式,從而極大化地減少生產排程時因工時不穩定性而導致排程與現場狀況無法吻合的問題。

相較於原始排程方式,可減少排程時間及最適化生產工況,使客戶生產線之產量提升約20%,準交率提升至80%以上,並可同時降低因排程不當而導致的能耗成本和資源浪費。目前已應用於五家國內指標工具機設備廠,並導入應用至十家航太、汽車、模具、金屬零件加工廠商之數位產線。

未來國內製造業成功雙軸轉型,將能替產業帶來更多的創新商機和發展,穩固我國在全球製造領域中的地位。(作者是經濟部產業技術司精密零件加工邊緣運算服務模組開發及環境建構計畫研究成員)

經濟部產業技術司

經濟部產業技術司整合法人研究機構、產業界、學術界之研發能量與軟實力,促成國家創新系統成員間的科技創新連結,於智慧科技、綠能科技、製造精進、民生福祉、服務創新等領域,開發具前瞻性、關鍵性及跨領域之產業技術,並將研發成果多元移轉落實產業界應用,促進創新研發成果走向產業化與國際化,以厚實產業技術能量,提升產業創新效益。

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