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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

305期2017年03月號

出版日期:2017/03/15

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以智慧製造實現智慧機械

撰文/魏茂國 攝影/林穎成

成立已逾一甲子的臺中精機,一直走在時代最前端追求技術演進,從發展電腦數值控制(CNC)、彈性製造系統(FMS)、電腦整合製造(CIM)等創新技術,到現今,面對全球快步走向智慧製造的大趨勢,率機械業之先,打造「V4.0智慧化自動加工產線」,成為臺灣智慧製造的最佳示範者。

工具機大廠臺中精機2016年6月於臺中精密園區二期正式動土開工,集團董事長黃明和宣布投入新臺幣35億元興建大型智慧化工廠,打造四條最先進的「V4.0智慧化自動加工產線」。這項大手筆的投資,不僅創下近年來機械業者在臺灣投資金額紀錄,更將成為臺中精機爭取未來市場優勢、帶動產業升級的利器,顯現臺中精機追求工業4.0與邁向智慧製造的決心。

結合研發、製造與顧客創值 打造全面性的智慧系統

臺中精機董事長黃明和打造四條最先進的「V4.0智慧化自動加工產線」,並廣納跨領域資源,帶領工具機產業升級。
臺中精機董事長黃明和打造四條最先進的「V4.0智慧化自動加工產線」,並廣納跨領域資源,帶領工具機產業升級。

自2013年德國提出「工業4.0」的戰略,強調運用數位資訊來建構虛實整合的製造系統、達到智慧生產的概念,帶動了全球製造業的革新,也成為臺中精機目前最重要的發展方向。

身處產業的第一線,臺中精機早在幾年就深刻感受到少量多樣、客製化的生產趨勢,並成立專案小組,在既有公司總部著手打造第一條「V4.0智慧化自動加工產線」,從單機智慧化走向智慧製造。除了提供客戶智能化的工具機產品,以達提升產能、安全性、以及對環境友善等要求,更擴大至操作層、通訊層、控制層、管理層的系統智能化,讓整個生產系統能夠因應各種生產訂單、生產需求而彈性運作。

「臺中精機在五年前就成立了跨部門的專案小組,結合研發、製造與顧客創值應用中心等部門,並運用資訊科技來整合相關技術、提升製造加工的附加價值。」臺中精機工具機研發部協理盧春生表示。

盧春生進一步指出,所謂的V4.0智慧化自動加工產線,能在一條產線為多樣化的產品進行彈性加工,結合感測與視覺系統、智慧型機器人、自動化倉儲、綜合加工機等,並透過智慧化的管理系統來安排加工方式。

厚實的技術基礎 成為智慧製造的關鍵

事實上,這些年製造業在自動化浪潮的推動下,不論是大量生產,或是在設備產品中導入電腦運算或連網功能,都已經做得相當成熟;但是,要真正進入智慧製造時代,光是「自動化」還不夠,更重要的是要讓加工機台可依據環境狀況或生產需求自行決策、自行彈性調整。

針對不同客戶所需的產品,各個工件的加工順序、製程參數、方式都有相異的排列組合。因而,臺中精機的智慧化生產系統,從客戶提出的需求開始,經由系統的計算設定,可安排最合適的加工流程,並透過自動化的控制來執行加工,讓同一條產線可以加工多達40種工件,以彈性製造來滿足少量多樣與客製化的生產需求,並可有效減少庫存。

「這樣的智慧化系統,需要許多軟、硬體智慧化技術的整合。」盧春生特別指出,如果沒有深厚的基礎技術支援,在發展智慧製造的過程中一定會遇到瓶頸。舉例來說,談到智慧製造,一般人很容易聯想到連網系統、加值軟體等發展,但在加工過程中,機台設備的穩定性和可靠性,更決定了加工的精度與品質,這向來是臺灣工具機業者面對日系廠商的主要挑戰。

因此,臺中精機在智慧化自動加工產線的研發上,除了發展自動補償、自動修正等功能,也持續與工研院就機台可靠度、穩定度進行合作。「如果機台本身夠穩定,精度不偏移,自然就少了補償的需要。」

回顧與工研院二十多年的合作歷史,盧春生認為,工研院一直與廠商維繫著重要的夥伴關係,臺中精機與工研院至少已有60、70項的合作研究計畫,包括可靠度工具機系統技術、高穩定工具機結構技術,以及開放式智慧製程加值技術等;在近期,雙方也將針對工具機的熱穩定技術,啟動新的研究專案,目的是為了要能減低加工時所產生的「熱」,對於生產精度和機台穩定度的影響,希望藉此增加產品的競爭力,透過產研合作促使加工製造技術提升。

廣納跨領域專業 帶動工具機產業整合升級

臺中精機所打造的「V4.0智慧化自動加工產線」仍在持續進化中,在此系統中,整合了智慧化的加工排程,以及新的ERP(企業資源規劃)系統等,不僅將成為臺中精機邁向智慧製造的關鍵利器,更可望帶動上游供應鏈與相關產業的智慧化發展。

盧春生強調,要邁向智慧機械、智慧製造的願景,除了以往所具備的機械、電機等能力外,更需要資訊工程及工業工程的專業人才挹注,讓整個智慧化系統能夠確實連結每個與生產製造相關的部門與角色。

舉例來說,在「V4.0智慧化自動加工產線」中,管理層可即時顯示監加工設備或產線運行的狀況,或是分析管理稼動率、建立故障異常履歷、預防維護保養等,這不只能讓生產人員掌握整個產線的運作,生產效率也能跟著提高。

盧春生有感而發地說,臺灣工具機業者的規模和資源有限,更應該結合業界及研發夥伴,以達到智慧化的生產模式,提升臺灣製造業的競爭力。

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