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工研院助機械業智慧化 領產業邁向新藍海

2019-03-04 17:17經濟日報 曹松清

工研院於工具機展中,展示車削智動化加工控制技術,由一個國產機械手臂與兩台國產CN...
工研院於工具機展中,展示車削智動化加工控制技術,由一個國產機械手臂與兩台國產CNC車床組成,只需有一個機械手臂就能自動服務兩車床,大大提升生產效率,目前已技轉奕達精機;圖為工研院智慧機械科技中心主任陳來勝。 工研院/提供
根據台灣機械工業同業公會統計,台灣機械業2017年年產值正式邁入兆元產業,2025目標要挑戰2兆元大關;而智慧化、自動化是引領未來機械產業升級轉型重要關鍵。

「2019台北國際工具機展」今(4)日起連續5天舉行,工研院在展覽中共發表22項軟硬整合的智慧機械技術,從設計端到製造端,提供熱穩定、製程優化,整廠智造化與監控等全方位服務,包括首度對外亮相的車削智動化加工控制技術,利用全數位串列通訊伺服控制介面整合軟體虛擬I/O達到一機械手臂服務兩台車床工件上下料工作,大幅提升企業生產效率、降低成本。

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工研院智慧機械科技中心主任陳來勝表示,全球智慧製造發展從早期的大量生產,已走向「少量多樣、大量客製化」的生產型態,智慧製造商機龐大,面對全球高齡化趨勢,產業邁入智慧製造能有效紓解缺工問題,更能切合當今少量多樣、快速生產、短週期的接單製造需求。工研院發展智慧製造的先進技術,可協助國內工具機廠商搶攻全球工具機金字塔頂端市場,應用於精密機械零組件、航太、汽機車、自行車等高附加價值產業,開拓智慧機械新藍海。

今年台北國際工具機展,工研院發表多項產業關鍵設備國產化、設備智能化成果,讓國內廠商不必再花龐大金額,跟國外大廠購買設備,並可讓產線更智慧化、彈性化,助廠商搶占國際商機。

工研院發表多項智慧機械成果如下:

車削智動化加工控制技術:一機械手臂服務兩車床

讓車削加工單元變得聰明又有效率,一個手臂能自動化服務兩車床!智動化機械手臂雙車床加工系統由一個國產機械手臂與兩台國產CNC車床組成,以軟體虛擬I/O進行溝通交握,達到機械手臂服務兩台車床工件上下料工作,可取代一般以實體I/O線路溝通的機械手臂與機台工作站,降低系統配線複雜度及提升加工系統可靠度。智動化機械手臂雙車床加工系統已成功應用於手工具之加工製造,未來可應用於各式自動化加工系統,包括金屬零組件加工、模具加工等。

而車床及機械手臂皆搭配工研院全數位控制系統,以EtherCAT(乙太網控制自動化技術)全數位串列通訊伺服控制介面,進行伺服控制與I/O控制,取代傳統類比式泛用型伺服控制,可達到高響應、高精度與高同動性的加工控制效能。全數位車削中心控制器並提供3D快速加工模擬及即時防碰撞功能選項,可有效提升加工安全性及可靠度。

工研院研發 Cloud SCADA with OPC UA機台設備可視化監控平台...
工研院研發 Cloud SCADA with OPC UA機台設備可視化監控平台可讓不同設備說同一種話,幫助機台通訊連結並即時監測生產現狀況,目前已導入紡織業、金屬加工業、電子零件業、電線電纜業等工廠內。 工研院/提供

ROBOT inside 五軸同動控制器:工具機自動化生產幫手

讓工具機變聰明、使用更簡單!ROBOT inside 五軸同動控制器搭配一鍵切換的圖像化操作介面,將銑削工具機與機械手臂的控制核心整合於一套控制器內,同時兼具控制工具機與機械手臂雙重功能,目前相關技術已應用在上研機電公司、友嘉公司生產線。ROBOT inside 五軸同動控制器提供國產高階五軸控制技術,帶動整體控制器功能與性能大幅提升,如刀具中心點控制(TCP)、刀尖點平滑控制、傾斜面加工控制、刀具姿態控制(TPC)、工件設置誤差量測與補償、旋轉軸機構誤差量測與補償、3D刀具半徑補正、3D虛擬軸進退刀、3D切削模擬、3D干涉檢查、精度學習控制、公差指定控制等。

工具機熱穩定核心基礎技術:降低3成以上熱誤差

熱誤差是影響製程穩定的重要關鍵因素,機台加工所產生的熱量若無法及時移除,容易傳遞至結構導致機台變形,影響加工精度,工具機熱穩定核心基礎技術優化工具機冷卻系統溫度控制,達成工具機熱穩定效果。透過設計端的優化與改善搭配適應性冷卻控制,可以降低機台熱誤差及暖機時間達30%以上,目前已有國內車床廠實際配合案例,可更進一步將技術導入模組與母機廠,避免設計失誤的發生,加速開發時程,搶佔市場先機,提高產品競爭力。

智慧製造生產管理系統:千萬級跑車少不了它

插單、急單排程一把罩!工研院所發表的完整的生產管理系統,提供企業於生產管理與製造的解決方案,不但可進行生產進度與品質狀態監控、減少人員排單時間,還能讓生產排程最佳化與自動派工,相關技術獲得國內知名輪圈大廠青睞,應用在生產千萬跑車輪圈上。

工研院整合ERP (企業資源規劃)、APS (先進規劃與排程)、MES(製造執行系統) 到自動化整合,結合資訊流與廠內物流資訊,掌控製造上的人機料法,根據訂單與工單狀態以排程引擎產出優化後的生產計畫。

智慧製造聯網數據加值產業聯盟:工具機聯網遠端監測

展現聯盟推動智慧製造聯網成果!號召產業界打團體戰,搶攻國際市場,工研院攜手各領域主要廠商組成智慧製造聯網數據加值產業聯盟,在這次工具機中展示工研院NIP平台和研華Wise Paas平台,以「智能化工具機軟體整合標準」連結現場廠商如新代、台達的工具機控制器和機台等,大秀智慧製造聯網成果。3月5日將舉行聯盟第二屆會員大會及研討會。

Cloud SCADA with OPC UA機台設備可視化監控平台:監測產線並助各機台通訊連結

讓不同設備說同一種話! Cloud SCADA with OPC UA機台設備可視化監控平台採取跨平台服務導向架構 (Service-Oriented Architecture;SOA),提供即時、安全可靠並有效之資訊傳輸架構協定,可解決互通性、操作性、與私有協議不相容的問題,目前已成功於紡織業、金屬加工業、電子零件業、電線電纜業等工廠內導入。

SMB+設備監控+試營運場域:即時監控工具機製程生產效能與狀況

全方位線上監測掌握工具機製程!透過工業物聯網架構,自動收集機台資料及生產資訊可視化,管理者能即時掌握廠內運作,評估生產效能與了解設備運作,進而達成資源充份利用,成本降低與生產效率提升。這項技術提高資訊可視化、生產效率、降低無效時間,讓廠商可以減少成本,生產出更多具競爭力的成品。

刀具壽命分析技術:時時刻刻自動為刀具健康檢查

刀具會自動幫自己健康檢查!在製造加工過程中,機台刀具往往是品質良窳的關鍵,刀具磨損會大大降低生產精確度。產業一般僅能透過目視檢查或定期保養維運,刀具若突然壞損將影響生產良率、更可能直接衝擊訂單交期。為此工研院開發刀具壽命分析技術,希望藉由AI及機器學習技術,時時刻刻為刀具健康狀態把關,以避免前述的品質、訂單問題。這項技術僅需蒐集正常運轉狀態數據,即可建立模型,並由歷史數據自動決定最佳模型參數;並利用維修保養後的短時間訊號,自動更新模型,讓生產管理者關注在刀具「逐漸轉變為不健康的過程」,達到預知保養目的。

工研院研發刀具壽命分析技術,能幫刀具健康檢查。在製造加工過程,刀具往往是產品品質...
工研院研發刀具壽命分析技術,能幫刀具健康檢查。在製造加工過程,刀具往往是產品品質的關鍵之一,該技術透過AI及機器學習技術搜集正常運轉狀態數據,建立最佳模型參數,並可自動更新模型,為刀具健康狀態把關。 工研院/提供

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