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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

328期2019年04月號

出版日期:2019/04/15

正方形 Icon 創新之鑰 Innovation

2019 TIMTOS亮點盡現

撰文/唐祖湘

全球三大工具機展之一的「台北國際工具機展」(TIMTOS)日前開幕,在全球智慧化生產趨勢下,台灣去年躍居全球工具機第四大出口國,TIMTOS參展規模也創下新高。工研院在展中發表多達22項智慧機械技術,展現協助國內製造業轉型智慧製造的決心與成果。

工研院在「2019 TIMTOS」發表多達22項智慧機械技術,展現協助國內製造業轉型智慧製造的決心與成果。
工研院在「2019 TIMTOS」發表多達22項智慧機械技術,展現協助國內製造業轉型智慧製造的決心與成果。


智慧化風潮下,全球機械產業近年邁入需求的大多頭,台灣機械產業自2017年起,連續兩年產值破兆,2018年出口額也突破8,000億元,較2017年增加7.2%;擁有「機械之母」稱號的工具機產業,2018年出口也來到千億元以上,年成長9.5%,名列全球第四大工具機出口國。本次台北國際工具機展正好可以讓世界看見台灣的實力。

蔡總統出席台北國際工具機展開幕式致詞時指出,整個階段性的成果代表我們往前走的方向正確,更要持續協助產業強化體質、提升競爭力,來因應國際變局及挑戰。她請經濟部持續輔導產業開發智慧機械自主關鍵技術,也要投入資源協助中小企業廠商加速導入數位化及智慧化生產。

蔡總統表示,行政院也在推動「產業創新條例」的修法,尤其是針對智慧機械的投資,提供租稅上的優惠。她再次強調,面對世界經濟情勢的變局,政府會支持產業,強化台灣的產業根基,維持穩定的成長,並在變局中持續找尋經濟發展的契機。

設備有智慧 製造再進化

智慧製造是發展工業4.0的核心元素,全球製造業已經從早期的自動化大量生產製造,走向「少量多樣、客製化」的生產型態。工研院智慧機械科技中心主任陳來勝指出,近年在智慧製造趨勢下,台灣機械產業也把許多智慧化元素與服務融入設備中,最明顯的是過去設備商賣的是單一機台產品,現在的整機業者不僅賣產品,也整合服務,成為一套完整解決方案,越來越朝製造終端靠近,提升整體的附加價值。

陳來勝觀察,台灣機械產業朝向智慧化發展最明顯的改變,是可以看到許多廠商透過軟體加值,讓機台自動化成為名符其實的智慧化。例如,過去的機台必須靠老師傅憑經驗操作震顫抑制,如今透過軟體能將老師傅的經驗轉化為智慧化的應用服務,即使新手上路也能透過軟體自動化校正,未來即使面臨機械人才短缺,也能透過機器自主適應,完成任務。

工研院在這次台北國際工具機展中,發表多項產業關鍵設備國產化、設備智能化最新技術成果,可應用在精密機械零組件、航太、汽機車、自行車等產業,提高產品附加價值。國內廠商不用再花大錢向國外大廠購買設備,就能讓產線更加智慧化、彈性化,增加國際競爭力。

1. 車削智動化加工控制技術 一機械手臂服務兩車床

傳統自動化車床加工系統,機台與機械手臂是以實體I/O線路溝通,工研院研發車床與機械手臂控制器,搭配全數位控制系統,以軟體虛擬I/O溝通,使得1個機械手臂可以服務2台、甚至多台車床工件上下料工作,達到高響應、高精度與高同動性的加工控制效能,降低系統配線複雜度並提升加工系統可靠度。支援24小時運轉,產出效率可達傳統人工加料的3倍,讓車削加工單元變得聰明又有效率!

全數位車削中心控制器還提供3D快速加工模擬,以及即時防碰撞功能選項,即使是首件製作加工品,成功機率也接近百分百,不致產生廢料,有效提升加工安全性及可靠度。

工研院研發的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。
工研院研發的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。

2. Cloud SCADA with OPC-UA 機台設備可視化監控平台

工廠加工設備購買時間不同、廠牌紛雜,通訊格式互異,無法彼此溝通,以致於不同機台只能各自作業,形同孤島,造成管理上的困擾。工研院以資料採集與監控系統(SCADA)運用OPC-UA通訊標準,讓不同設備說同一種語言,消除溝通隔閡。如此即可擷取控制器、外掛感測器收集到的機台資訊,彙集到單一中央監控平台,形成可視化圖示、燈號與數字,猶如「生產製造戰情室」,管理者透過此平台可看到所有機台運作狀況,以虛實整合的方式,進行遠端運籌帷幄,掌握產線生產狀態,讓製程管理更有效率。

資料採集與監控系統運用OPC-UA通訊標準,讓不同設備說同一種語言,消除溝通隔閡,猶如「生產製造戰情室」。
資料採集與監控系統運用OPC-UA通訊標準,讓不同設備說同一種語言,消除溝通隔閡,猶如「生產製造戰情室」。

3. 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,工具機開機後若直接加工,會影響加工精度,通常要經過90至180分鐘,讓整台機器維持均溫後,產品製作尺寸與均勻性才會一致,但也因此影響了加工進度。

工研院研發的工具機熱穩定核心基礎技術,運用多重物理分析技術建立模型,優化工具機冷卻系統溫度控制,透過設計端改善搭配適應性冷卻控制,達成工具機熱穩定效果,只要約20分鐘暖機就可以達到熱平衡,且可以降低機台熱誤差達30%以上。目前已有國內車床廠實際合作案例,更進一步將技術導入模組與母機廠,避免設計失誤,同時加速開發時程,提高產品競爭力。


「熱穩定核心基礎技術」可以降低3成以上的熱誤差,或是透過感測器擷取加工時的參數分析,即時透過軟體進行補償校正。
「熱穩定核心基礎技術」可以降低3成以上的熱誤差,或是透過感測器擷取加工時的參數分析,即時透過軟體進行補償校正。

4. SMB+設備監控+試營運場域 即時監控製程生產狀況

製造業雖已導入自動化,但不少工廠取得生產數據,還仰賴靠手寫或人工key單,容易產生時間差或資料錯漏,現在邁入智慧製造時代,生產設備的資訊流是否暢通是關鍵。工研院開發的智慧機上盒(SMB),以工業物聯網架構,自動收集工具機台資料並上傳企業雲端,達成生產資訊可視化,幫助管理者即時掌握廠內運作,即時監控生產效能與狀況,減少廠商成本,提高資訊正確性與產品競爭力。所累積的生產大數據還可進一步分析利用,協助優化生產參數或進行機台保養。

工研院開發的智慧機上盒能自動收集工具機台資料並上傳企業雲端,即時監控生產效能與狀況,優化生產參數或進行機台保養。
工研院開發的智慧機上盒能自動收集工具機台資料並上傳企業雲端,即時監控生產效能與狀況,優化生產參數或進行機台保養。

5. 智慧製造聯網數據加值產業聯盟 工具機聯網遠端監測

產業要導入智慧製造,首要面臨的是整合不同控制器與機台連線的難題。國內製造工具機近8成外銷,聯網標準更須跟國際接軌。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」,廣納國內工具機與控制機業者意見,制定可共通使用的資訊模型標準,讓原本各說各話的工具機設備,相互聯網溝通、交換資訊,一同搶攻國際市場。

此次工具機展也展示工研院公版聯網服務平台(NIP)和研華Wise Paas平台,以智能化工具機軟體整合標準,與廠商如新代、台達的工具機控制器和機台連線,並進行監測,大秀智慧製造聯網成果。

工研院連結產學能量組成智慧製造聯網數據加值聯盟,透過打團體戰方式搶攻國際市場。
工研院連結產學能量組成智慧製造聯網數據加值聯盟,透過打團體戰方式搶攻國際市場。

6. 智慧製造生產管理系統 插單、急單一把罩

中小企業工廠將訂單抄寫在白板上,工廠照表操課,這樣方式過去或許可行,如今面臨少量多樣趨勢,生產排程難度提高。

工研院所發表的智慧製造生產管理系統,從企業資源規劃(ERP)、先進規劃與排程(APS)、製造執行系統(MES)到自動化整合,結合資訊流與廠內物流資訊,可掌控製造過程中,影響品質的人機料法等因素,根據訂單與工單狀態,以排程引擎產出優化後的生產計畫,就連插單、急單排程都沒有問題,幫助產線更加彈性的轉換。

倘若機台之前已導入部分系統,例如有ERP卻沒有MES,亦可進行客製化串接,最適合中小企業低成本、快速導入生產管理與製造的解決方案,已獲得國內知名輪圈大廠青睞,用以生產千萬跑車輪圈。

工研院研發智慧製造生產管理系統,這套系統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。
工研院研發智慧製造生產管理系統,這套系統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。

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