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乐游棋牌官网 :《科技与创新-2》工业4.0 迈向智慧制造时代

发布时间:2019-10-10 15:47:02   作者:林何  来源: http://www.nananou.com   浏览次数:2723

来自乐游棋牌官网的报道:2018-07-11 08:00

工研院设计研发的智慧机上盒,可轻松加装在旧型设备机台上,协助制造业不需花巨资更换设备就可升级智慧制造。(图片由工研院提供)

〔财经频道〕

工业4.0,就是大量运用自动化机器人、传感器物联网、供应链因特网、销售及生产大数据分析,以人机协作方式提升全制造价值链之生产力及品质。这次工研院为使更多业者能了解并体验导入工业4.0的好处,于2018年“台北国际智慧机械暨智慧制造展”(iMTduo)中,运用智慧机械、自动化设备、工业机器人等技术结合物联网、资通讯科技,所打造软硬系统集成的智慧制造解决方案,让业者与民众一探未来的智慧工厂的样貌。

经济部统计,2017年台湾机械出口金额高达256亿美元,机械设备产值也达到1.1兆元、较2016年成长11.1%,创下历年新高;显见在全球智慧制造的趋势发展下,结合台湾优势的资通讯实力,有利台湾机械产业升级转型,进一步争取海外商机。

工研院机械与机电系统研究所所长、智慧机械推动办公室副执行长胡竹生表示,未来制造业应具有少量多样的生产能力,相对其他工业强国,台湾更有机会运用电子电机、机械、资通讯等优势,集成产、官、学、研力量共创“产业智机化、智机产业化”。

在今年的台北国际智慧机械展中,工研院结合机械、资通讯、电光、微系统、激光与积层制造等领域,及相关业者,以智慧制造的架构规划“传感控制”(IaaS)、“联网平台”(PaaS)与“应用服务”(SaaS)3个层次的技术展区,将智慧制造的基础建设、云端运算平台与应用软件,全部服务化,共同展出智慧制造领域的创新技术,呈现未来智慧工厂的样貌与可能。

智慧制造3层架构 助企业快速升级

信息透明是工业4.0的第一步。透过传感平台,掌握所有机台设备的运作,以及各种工件产品的生产状况,才能判定并采取下一步智慧制造流程。以“高精密3D视觉检测系统”为例,利用3D视觉传感器精准扫描3D的生产物件或场景,并结合3D与2D的影像融合分析,可实时在在线进行量测,或是作为瑕疵检测的工具,可满足高精密产品的数码自动全检需求,目前国内已有航太与自行车业者导入使用。

高精密3D视觉检测系统,以电脑视觉技术检测工件外型,并可视检测结果调整参数(图片由工研院提供)

从传感平台获得相关数据后,接下来要透过联网平台来搜集分析数据,并将结果回馈至产线,实现智慧化生产。在此架构下,现场展示的“NIP公版联网服务平台”,可截取来自跨厂区或整厂、整线设备的巨量资料,同时进行资料储存与实时分析运算,并提供可视化工具和机器学习函数库等功能,业者可利用此工具自行开发物联网资料加值应用服务,降低平台导入的时间与成本。例如数码控制器厂商就可利用此服务平台,让设备机台的制作件数、稼动率、机台使用率,甚至是机台运作的异常警示等,都能链接系统呈现在萤幕面板上,产线数据“看得见”,有助于快速调整改善制程,让生产更顺畅。

在智慧制造的现场,目前已有许多工作都可改由机械手臂来执行,不仅能够做得更快、更好,还能减少人员意外。但面临不同类型的产品时,“教”机械手臂如何工作就相当重要。应用服务之一的“智慧型虚拟扩增实境(VR╱AR)机械手臂教导”技术,就是针对喷涂、抛光、焊接、去毛边等加工制程,建置如同工厂内的虚拟环境,利用动作捕捉技术侦测、追踪与定位真人手势,再让机械手臂按照手势移动轨迹作业,减少重新撰写程序需耗时来回验证修改,甚至可从远端输入轨迹资料,直接导入机械手臂使用,让机械手臂也可以做出精巧工艺。

当人员进入工作区域时,人机协作安全情境模块会自动降至安全速度,保护人员工作安全。(图片由工研院提供)

在许多生产环境中,仍有不少需要人机协作、或是人机处于同个工作区间的状况,要如何让人机共工更安全、有效率,也是不可或缺的智慧应用技术。2017年底自工研院新创成立的原见精机,就提出通过ISO国际规范、并获国际大厂采用的“机器人触觉传感技术”,可在既有的工业机器人上升级,加装灵敏的表面触觉传感装置,不受荷重或物体材质影响,只要发生碰撞就会立即启动防护机制停止运作;或是利用相同技术规划人机协作空间,若有人员进入协作空间,触发感应,机器人就会降速运转,便于检查生产状况或工件品质等作业。

集成虚实的智慧制造产线

智慧制造必须串联每个生产流程与步骤,让每段制程都能“瞻前顾后”,使整条产线变得更智慧。现场展示的“运具产业网宇实体系统(Cyber-Physical Systems;CPS)制造产线”,就是以汽電單車零组件等产品,展现虚实集成的技术特色。

由于传统制造业的机台设备新旧不一,有些已经是10多年前的机台,这样要如何连网沟通?考量到台湾制造业者现有的机器设备大多未具备智慧连网功能,为使更多业者能体验导入工业4.0的好处,工研院设计研发“工业制程通用型智慧机上盒”(Production Information Box;PI Box),只要加装在旧型设备机台上,不需耗费巨资更换设备,就可经由传感器截取各项信息加以应用,提升生产设备的智慧化程度。

为了让不同的机台“讲同样的话”,工研院依照欧洲塑胶与橡胶机械制造商协会(EUROMAP)提出的射出成型机国际规范标准,专为工业4.0需求开发“射出成型机智慧机上盒”(Injection Moulding Information Model Box;IM2 Box),让射出成型机能以OPC-UA的通讯标准传输制造信息,并与制造执行系统(Manufacturing Execution System;MES)集成,确实掌握生产状态及制程参数的变化。

产在线工件的实时检测,则是确保智慧工厂的产出快速精准的要件。产在线的塑胶工件,可透过“曲面轮廓尺寸检测模块”,只需一般相机拍摄的2D影像,就可在在线快速完成3D工件的外型检测,并将检测结果回馈,用以调控制程参数;或是运用激光扫描的“3D曲度检测模块”为工件建模,分析工件的曲度品质、外观轮廓等;内建算法的“快速品质量测技术”,不只能测量几何公差,还能与工件设计图档比对运算,确保正确无误。此外,主要应用于掉头机械的“设备预兆诊断系统”(Prognosis Monitoring System;PMS),则可分析设备运作时的震动信号与模态,搭配系统内建的专家知识及人工智能算法,掌握设备的健康状态,达到预兆诊断、预防保养等功能。

智慧制造最大的特色与价值,莫过于制造数据的收集、分析再回馈产线,达到参数最优化、产能仿真等附加价值,这次展出的“热塑变形制程参数优化”就具备这样的功能。这些辅助射出成型制造的智慧技术,还能结合生产周期、模具、机台、材料的管理,共同集成成“射出成型智慧制造集成方案”(Intelligent Manufactory 4.0;iMF4.0),协助制造业者确实掌控生产状态,达到智慧制造的最佳生产模式。

展现未来智慧工厂样貌

现场也以自行车花鼓产品的加工制程,作为“工具机智慧工厂”的动态示范产线。当中的“稼动率监控系统”以简单易懂的可视化接口,从远端就能监控各厂房及各机台的稼动状况,协助管理者评估产线安排;“自动刀具路径产生技术”(iCAM)仅需要输入工件的电脑辅助设计(CAD)文件,加上特征自动辨识模块,就能自动计算出最佳的刀具加工路径,比起传统由人为经验判断,可缩短规划时程80%以上,并提高量产时的加工效率50%以上。

于“生产排程管理系统”中,则介接了企业资源规划(Enterprise Resource Planning;ERP)与制造执行系统等信息,加上机台、人员、工具、物料等资源,可透过算法自动产出生产排程,甚至在插单等订单需求变动下也能快速重新排程,帮助管理人员掌控生产状况。经由工具机生产的工件,目前虽然可在在线进行简易量测与检查,但仍无法精确得知工件精度,运用“智慧自动化量测系统”,可利用机器人自动上下料,夹取工件进行3次元量测,不只能减少由人工换料的时间,还可将量测结果上载至云端系统,以创建产品信息、提升品管效率,且能符合少量多样的生产模式。

从制程传感、智慧连网、在线实时检测、智慧生产排程、稼动率监控与产能仿真、设备故障预诊断,甚至连上企业ERP与MES系统,智慧工厂可望集精确、快速、弹性与客制化于一身,真正回应制造服务化的世界制造趋势。

{本文转载自工研院,撰文 魏茂国}”


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