『您的瀏覽器不支援JavaScript功能,若網頁功能無法正常使用時,請開啟瀏覽器JavaScript狀態』

跳到主要內容區塊

工業技術研究院

:::

工業技術與資訊月刊

302期2016年12月號

出版日期:2016/12/15

正方形 Icon 創新之鑰 Innovation

和成欣業跨過智慧製造的關鍵一哩路

撰文/劉麗惠 攝影/李庭歡

隨著工業4.0、智慧機器人等技術發展與突破,傳統產業也有機會變得智慧又聰明。迎合此趨勢,國內第一大衛浴品牌和成欣業公司,於水龍頭研磨拋光產線上建置智慧化製程,有了工研院的技術加值,成功跨過最關鍵的一哩路,成為臺灣水五金傳統產業邁向工業4.0的最佳典範。

走進和成欣業位於桃園鶯歌的廠房,可看見一台台機器手臂正在辛勤地「工作」著,只見機器手臂穩穩夾取一只多曲面的水龍頭粗胚工件,送到帶子不斷滾動的砂輪機前,只要幾分鐘的時間,就能完成一只水龍頭的研磨工序。

完成研磨工序,機器手臂會把水龍頭再夾到柵欄前方的輸送帶上,且一一地整齊排列好,這一系列的自動化製程,後端系統還有所有製程紀錄,以利產線管理人員可進行分析運算,實現各種智慧化應用,落實工業4.0的智慧生產、智慧決策的生產模式,成為國內少數迎向工業4.0的成功典範。

工業局產業推動辦公室經理呂志濠表示,希望透過和成欣業示範觀摩,能加速促進我國邁向「智機產業化、產業智機化」,厚實國產智慧機械自主供應鏈的能量。
工業局產業推動辦公室經理呂志濠表示,希望透過和成欣業示範觀摩,能加速促進我國邁向「智機產業化、產業智機化」,厚實國產智慧機械自主供應鏈的能量。

人工拋光研磨問題多 工研院一次解決

由於水龍頭等水五金造型複雜且多變,傳統水五金研磨拋光絕大部份使用人力研磨,往往都靠著老師傅的經驗傳承,一名新學徒大概需要花六個月的培訓時間。然而,傳統水五金研磨拋光現場總是高溫、且充滿粉塵,作業員必須戴口罩在惡劣環境中工作,這讓國內水五金產業在研磨拋光製程一直都面臨人力缺工問題。

為讓國內更多製造業加速邁向工業4.0,工研院在經濟部工業局的指導之下,特別辦理「金屬機電產業推動計畫示範案例觀摩暨座談會」之和成欣業──水龍頭研磨拋光產線建置計畫示範案例,希望藉著成功經驗的分享,於產業擴散連鎖效益,進而促成整體產業升級轉型。

工業局產業推動辦公室經理呂志濠在案例觀摩會時指出,在經濟部工業局舉辦的多場觀摩會中,和成欣業可說是參與人數最多的一場,可見國內金屬加工業對智慧自動化的高度期望,希望透過這次示範觀摩,能加速促進我國邁向「智機產業化、產業智機化」,厚實國產智慧機械自主供應鏈的能量。

不過,導入智慧自動化是一條漫長的路,每一個個案的狀況都不盡相同,需要更多的智慧集結。因此,產官學研各界應該攜手努力,一同促進更多成功的智慧自動化導入案例,達到我國製造業轉型升級的目標。

「傳統產業是不是夕陽工業,取決於企業的策略,和成欣業雖然是傳統產業,但是持續透過注入高科技,積極求新求變。」和成欣業副總經理康水竪指出,企業要不斷創新改變,才能在機會來臨時,承接住契機,使企業向上躍升蛻變。

因此,和成欣業自1931年成立以來,85年來不斷透過創新邁向永續經營,早在1998年就向歐洲廠商引進三台機器手臂進行水五金研磨,單站式地導入自動化生產。

然而,使用歐洲的自動化設備與技術,後續維修以及軟體更新就面臨很大的問題,無論是零件的替換、新款工件的研磨程式設定等,都必須耗費龐大成本請國外的技師到廠;有鑑於此,當工研院於2015年找上門來,詢問和成欣業是否願意導入工業4.0的智慧自動化生產線時,和成欣業爽快地一口答應。

「這次導入智慧自動化,終極目標是實現水五金製造流程24小時無人化,」康水竪接著說,目前臺灣傳統製造業多面臨找不到人的原因,要面對缺工問題,最好的解決辦法就是發展自動化。由於水五金生產最難自動化的區段就是研磨拋光,在與工研院深入討論之後,決定先以研磨拋光為先行示範區。

康水竪解釋,傳統人工拋光研磨除了作業員必須付出大量勞力外,也有成品品質不穩定、產能有限等疑慮,即便是導入歐洲機器手臂實現自動化拋光研磨,仍存在機器人技術門檻高、人工教點耗時、換線時間冗長與機器人精度偏移等問題。

談到與和成的合作契機,工研院機械與機電系統研究所智慧機器人技術組組長游鴻修指出,早從2014年,工研院就與水五金相關業者進行密切討論,盤點產業的生產流程以及面臨的問題,發現水五金產業在拋光研磨製程存在著工作環境粉塵瀰漫、招工不易、加工品質仰賴人工判斷、新工匠必須透過實作累積技術,導致產業出現研磨技術斷層等問題;就算已經導入自動化生產的廠商,也多使用國外提供的機器系統,使用門檻高且後續維修受限,導致加工技術難以升級、產能也無法擴大。

工研院在經濟部工業局的指導之下,特別辦理示範案例觀摩會,希望讓國內更多製造業加速邁向工業4.0。
工研院在經濟部工業局的指導之下,特別辦理示範案例觀摩會,希望讓國內更多製造業加速邁向工業4.0。

導入自動化拋光研磨 同時提升勞工價值

為解決產業存在的種種難題,工研院率先在和成欣業廠內導入「網宇實體系統(CPS)研磨拋光機器人系統」,為和成欣業打造聰明、容易使用、虛實整合的智慧自動化系統,成為國內第一條CPS水龍頭研磨拋光機器人智慧產線。

只要將水五金的3D模型檔案載入軟體,便可聰明自動生成加工路徑,並轉換成機器人語言,同時還能進行線上精度監控,不但順利解決缺工問題,也有效提升生產品質與效率。

以解決缺工問題為例,康水竪指出,透過工研院CPS研磨拋光機器人系統,產線管理者只要將水五金3D模型檔案載入軟體,一天便可完成機器手臂的教導,而且與國外機器人大廠機器手臂相較,同一件工件的研磨時間至少可縮減10%以上,在曲面、稜線處的研磨品質也更比國外機器手臂更佳。

相較於傳統人工研磨單一水龍頭需要10分鐘的時間,如今,和成欣業導入工研院的研磨拋光機器人技術後,研磨時間大幅縮短到一半不到;更重要的是,現場作業員可升級成為產線的管理者,一次管理產線上多台機器手臂,同時克服研磨人力短缺與品質控管的問題。康水竪興奮地說,精省下來的人力可以進行更具創新性的工作,如設計、研發等,在導入自動化的同時也提升勞工價值,達到提升生產效率、促進產業轉型升級的目標。

工研院與和成欣業成功導入水五金研磨拋光自動化生產,成為國內製造業邁向工業4.0的示範案例。
工研院與和成欣業成功導入水五金研磨拋光自動化生產,成為國內製造業邁向工業4.0的示範案例。

軟硬整合+線上分析 工研院技術含量高

深入觀察和成欣業智慧自動化系統的技術含量,游鴻修指出,工研院為和成欣業導入的智慧自動化系統,整合了感測器、計算、通訊與控制於一體,透過CPS軟體系統的計算,自動生成機器人研磨拋光加工程式,接著利用通訊網路把完整的拋光研磨作業資訊即時傳送到機器手臂,透過感測器蒐集資訊,可將水龍頭粗胚研磨拋光加工路徑記錄起來,藉此優化研磨拋光的作業程序。

值得一提的是,這次和成欣業導入的工業用機器人,乃是採用國內機器人廠商勤堃機械的產品。游鴻修表示,勤堃機械機器手臂EverRobot搭配工研院MIO機器人控制器,具備快穩準、提升精度、最佳化運動軌跡、容易使用、智慧感測、安全檢知、軟體加值平台等多種特性;另外,機器人上搭載的機器人與自動化模擬器(AssasSim),能夠分析物理作業,並以視覺模擬、力量感測等模擬進行演算分析,使機器人可以任意夾取堆疊物件。

此外,透過CPS研磨拋光機器人技術軟體(EzSim),可以自動生成加工路徑,並讓機器手臂建立研磨路徑模擬。游鴻修進一步解釋,EzSim的「使用者互動模式選擇」功能,讓使用者可透過工件多視角選項,轉換工件正視圖、右視圖與上視圖,再透過旋轉、平移與縮放等功能,可更精準規劃加工路線;之後,使用者可透過工件的點、線、面特徵選擇,擷取模型表面資訊,對路徑形式等工序,輸入適當的參數。

有了加工路徑後,使用者還可透過EzSim軟體的加工路徑管理介面,根據砂帶機實際擺放來設定軟體模擬位置,並在模型上選擇路徑研磨的接觸點;此外,內建的機器人加工路徑模擬器,可透過多種機器人夾具進行運動模擬,檢查路徑是否超過各軸限制,測試設備是否會出現互相干涉,以及機器手臂會不會卡住等問題。

和成欣業於水龍頭研磨拋光產線上建置智慧化製程,運用機器手臂夾取一只多曲面的水龍頭粗胚工件,送到砂輪機,快速完成水龍頭的研磨工序。
和成欣業於水龍頭研磨拋光產線上建置智慧化製程,運用機器手臂夾取一只多曲面的水龍頭粗胚工件,送到砂輪機,快速完成水龍頭的研磨工序。

產官研持續攜手努力 邁向智慧製造大願景

經過短短一年多的時間,工研院與和成欣業成功導入水五金研磨拋光自動化生產,成為國內製造業邁向工業4.0的示範案例,掌握智慧自動化軟、硬體關鍵技術,必須歸功於產、官、研各方資源的完整整合。

游鴻修回憶,在經濟部技術處的支持之下,工研院成功開發出機器人控制器與CPS研磨拋光軟體系統,而和成欣業原本使用德國機器人做研磨,願意率先示範,導入工研院的智慧製造解決方案,除了展現其創新能量之外,也成為國內傳統產業邁向自動化生產的領頭羊,藉由經濟部工業局的產業推廣應用,希望可將工研院在智慧製造的技術能量加速擴散,嘉惠更多有需要的廠商。

展望未來,康水竪強調,和成欣業絕不會在智慧自動化這條路停下腳步,除了可能進一步將廠區內所有研磨產線都導入工研院的技術外,也不排除在水五金的其他製程導入智動化,實現和成欣業24小時自動化生產的目標。

游鴻修則提到,德國投入機器人研磨解決方案發展已經長達20多年,工研院能在最短的時間就完成實際產線的系統建置,關鍵在於工研院的創新軟體技術,可以把加工的數據量化,透過對資料分析回饋,修正製程的參數。

在未來,工研院將持續推動各項技術創新與系統整合,期能讓機器人可以像人一樣有眼睛、像人一樣具備高度的工藝,要達到這目標,必須研發更為創新、聰明的控制與感測系統,讓生產流程可以蒐集更多資訊,並發展人工智慧與深度學習等技術。

面對全球經濟劇烈變化、各種新科技傾巢而出,製造業必須不斷求新求變,才能維持競爭力,隨著智慧自動化風潮來臨,臺灣製造業想要邁向永續發展,追求智慧製造,加速轉型升級成為不可或缺的關鍵。

下載全文PDF Icon下載全文PDF


[{"text":"企業網","weight":13.0},{"text":"材化所","weight":11.5},{"text":"機械所","weight":10.0},{"text":"綠能所","weight":9.4},{"text":"生醫所","weight":8.0},{"text":"半導體","weight":6.2},{"text":"南分院","weight":5.0},{"text":"太陽能","weight":5.0},{"text":"課程","weight":5.0},{"text":"遠紅外線","weight":5.0},{"text":"雷射","weight":4.0},{"text":"LED","weight":4.0},{"text":"LED可見光","weight":3.0},{"text":"5G","weight":3.0},{"text":"工研人","weight":3.0},{"text":"電光所","weight":3.0},{"text":"綠能與環境研究所","weight":3.0},{"text":"機械","weight":3.0},{"text":"資通所","weight":2.0},{"text":"面板","weight":2.0},{"text":"文字轉語音","weight":2.0},{"text":"實習","weight":2.0},{"text":"無人機","weight":2.0},{"text":"生醫","weight":2.0},{"text":"3D","weight":2.0},{"text":"v2x","weight":2.0},{"text":"員工","weight":2.0},{"text":"地圖","weight":2.0},{"text":"太陽光電","weight":2.0},{"text":"材料與化工研究所","weight":1.0}]