工研院助机械业智慧化 领产业迈向新蓝海

根据台湾机械工业同业公会统计,台湾机械业2017年年产值正式迈入兆元产业,2025目标要挑战2兆元大关;而智慧化、自动化是引领未来机械产业升级转型重要关键。 

2019台北国际工具机展」(4)日起连续5天举行,工研院在展览中共发表22项软硬整合的智慧机械技术,从设计端到制造端,提供热稳定、制程优化,整厂智造化与监控等全方位服务,包括首度对外亮相的车削智动化加工控制技术,利用全数位串列通讯伺服控制介面整合软体虚拟I/O达到一机械手臂服务两台车床工件上下料工作,大幅提升企业生产效率、降低成本。 

工研院智慧机械科技中心主任陈来胜表示,全球智慧制造发展从早期的大量生产,已走向「少量多样、大量客制化」的生产型态,智慧制造商机庞大,面对全球高龄化趋势,产业迈入智慧制造能有效纾解缺工问题,更能切合当今少量多样、快速生产、短周期的接单制造需求。工研院发展智慧制造的先进技术,可协助国内工具机厂商抢攻全球工具机金字塔顶端市场,应用于精密机械零组件、航太、汽机车、自行车等高附加价值产业,开拓智慧机械新蓝海。 

今年台北国际工具机展,工研院发表多项产业关键设备国产化、设备智能化成果,让国内厂商不必再花庞大金额,跟国外大厂购买设备,并可让产线更智慧化、弹性化,助厂商抢占国际商机。 

工研院发表多项智慧机械成果如下: 

车削智动化加工控制技术:一机械手臂服务两车床 
让车削加工单元变得聪明又有效率,一个手臂能自动化服务两车床!智动化机械手臂双车床加工系统由一个国产机械手臂与两台国产CNC车床组成,以软体虚拟I/O进行沟通交握,达到机械手臂服务两台车床工件上下料工作,可取代一般以实体I/O线路沟通的机械手臂与机台工作站,降低系统配线复杂度及提升加工系统可靠度。智动化机械手臂双车床加工系统已成功应用于手工具之加工制造,未来可应用于各式自动化加工系统,包括金属零组件加工、模具加工等。 

而车床及机械手臂皆搭配工研院全数位控制系统,以EtherCAT(乙太网控制自动化技术)全数位串列通讯伺服控制介面,进行伺服控制与I/O控制,取代传统类比式泛用型伺服控制,可达到高响应、高精度与高同动性的加工控制效能。全数位车削中心控制器并提供3D快速加工模拟及即时防碰撞功能选项,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 五轴同动控制器:工具机自动化生产帮手 
让工具机变聪明、使用更简单!ROBOT inside 五轴同动控制器搭配一键切换的图像化操作介面,将铣削工具机与机械手臂的控制核心整合于一套控制器内,同时兼具控制工具机与机械手臂双重功能,目前相关技术已应用在上研机电公司、友嘉公司生产线。ROBOT inside 五轴同动控制器提供国产高阶五轴控制技术,带动整体控制器功能与性能大幅提升,如刀具中心点控制(TCP)、刀尖点平滑控制、倾斜面加工控制、刀具姿态控制(TPC)、工件设置误差量测与补偿、旋转轴机构误差量测与补偿、3D刀具半径补正、3D虚拟轴进退刀、3D切削模拟、3D干涉检查、精度学习控制、公差指定控制等。 

工具机热稳定核心基础技术:降低3成以上热误差 
热误差是影响制程稳定的重要关键因素,机台加工所产生的热量若无法及时移除,容易传递至结构导致机台变形,影响加工精度,工具机热稳定核心基础技术优化工具机冷却系统温度控制,达成工具机热稳定效果。透过设计端的优化与改善搭配适应性冷却控制,可以降低机台热误差及暖机时间达30%以上,目前已有国内车床厂实际配合案例,可更进一步将技术导入模组与母机厂,避免设计失误的发生,加速开发时程,抢占市场先机,提高产品竞争力。 

智慧制造生产管理系统:千万级跑车少不了它 
插单、急单排程一把罩!工研院所发表的完整的生产管理系统,提供企业于生产管理与制造的解决方案,不但可进行生产进度与品质状态监控、减少人员排单时间,还能让生产排程最佳化与自动派工,相关技术获得国内知名轮圈大厂青睐,应用在生产千万跑车轮圈上。 

工研院整合ERP (企业资源规划)、APS (先进规划与排程)、MES(制造执行系统) 到自动化整合,结合资讯流与厂内物流资讯,掌控制造上的人机料法,根据订单与工单状态以排程引擎产出优化后的生产计画。 

智慧制造联网数据加值产业联盟:工具机联网远端监测 
展现联盟推动智慧制造联网成果!号召产业界打团体战,抢攻国际市场,工研院携手各领域主要厂商组成智慧制造联网数据加值产业联盟,在这次工具机中展示工研院NIP平台和研华Wise Paas平台,以「智能化工具机软体整合标准」连结现场厂商如新代、台达的工具机控制器和机台等,大秀智慧制造联网成果。3月5日将举行联盟第二届会员大会及研讨会。 

Cloud SCADA with OPC UA机台设备可视化监控平台:监测产线并助各机台通讯连结 
让不同设备说同一种话! Cloud SCADA with OPC UA机台设备可视化监控平台采取跨平台服务导向架构 (Service-Oriented Architecture;SOA),提供即时、安全可靠并有效之资讯传输架构协定,可解决互通性、操作性、与私有协议不相容的问题,目前已成功于纺织业、金属加工业、电子零件业、电线电缆业等工厂内导入。 

+设备监控+试营运场域:即时监控工具机制程生产效能与状况 
全方位线上监测掌握工具机制程!透过工业物联网架构,自动收集机台资料及生产资讯可视化,管理者能即时掌握厂内运作,评估生产效能与了解设备运作,进而达成资源充份利用,成本降低与生产效率提升。这项技术提高资讯可视化、生产效率、降低无效时间,让厂商可以减少成本,生产出更多具竞争力的成品。 

刀具寿命分析技术:时时刻刻自动为刀具健康检查 
刀具会自动帮自己健康检查!在制造加工过程中,机台刀具往往是品质良窳的关键,刀具磨损会大大降低生产精确度。产业一般仅能透过目视检查或定期保养维运,刀具若突然坏损将影响生产良率、更可能直接冲击订单交期。为此工研院开发刀具寿命分析技术,希望藉由AI及机器学习技术,时时刻刻为刀具健康状态把关,以避免前述的品质、订单问题。这项技术仅需搜集正常运转状态数据,即可建立模型,并由历史数据自动决定最佳模型参数;并利用维修保养后的短时间讯号,自动更新模型,让生产管理者关注在刀具「逐渐转变为不健康的过程」,达到预知保养目的。 
news-photo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
新闻来源: 
经济日报



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