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人機作業生產條件日益複雜 達梭:虛擬產線將非常有價值

  • 廖家宜
事前針對生產線進行數位模擬可降低實際投產時的誤差。福特六和

製造業掀起虛擬工廠的做法,主要是透過電腦系統和網路技術完整模擬現實製造環境,目的在於可在模擬過程中不斷進行調整和優化,以減少實際物理調整的時間。達梭系統表示,大至整座工廠,小至單一產品都可以進行不同程度上的數位模擬,尤其在未來機器人需求持續升溫的市場發展下,虛擬產線也將變得非常有價值。

達梭系統工具機行業大中華區銷售總監司現鋒表示,藉由數位模擬製造環境可以分為3個不同層次,包括從整廠角度建立一座虛擬工廠、針對工廠內某一條生產線建立虛擬產線,以及生產線上的單一生產設備,例如機器人或自動化設備等,不同的層級都可以做到不同程度的數位模擬,帶來製造品質的優化並發展出各種功能的應用。

司現鋒進一步表示,若從整廠角度來看比較偏向於工廠本身的數位化,這就包括了廠房內物流運輸系統的調度與管理。至於生產線上的模擬,則是針對產品製造過程的模擬,好比以汽車工業來說,聚焦四大製程包括沖壓、焊接、噴塗、組裝等主要生產流程,而最細微的模擬則是針對產品本身製造訊息的數位化。

從產品面、製程面,以及工廠面等3個維度的建立就會形成一個完整的虛擬工廠,而業者便可以針對各種需求包括優化產品品質、提升產能、增加生產效率、增加設備利用率或降低運營成本等開展出各種解決方案與應用。

而在客製化製造的需求發展下,顧及投資報酬率的考量,如今達到混線生產是最理想的生產狀態,但是在混線生產要求下,製造業者又必須同時鞏固產能要求、生產節拍、人員分工、物料進出之間的協調與管理,在複雜的生產條件下,司現鋒則是認為透過虛擬產線的建置可以同時解決這些複雜問題。

另一個現況則是機器人生產線所帶來的挑戰。2017年全球新裝置的機器人數量達到38.7萬台,持續創年度新高,機器人成為製造業的核心載體,未來取代人力作業的可能性不斷被放大,然而機器人之間也存在協同作業的需求,例如單一工站上可能同時需要5台甚至更多的機器手臂分工作業。

司現鋒以鴻海富士康的百萬機器人大軍舉例,可想而知,若全自動化工廠成真,當上百萬台機器手臂同時進駐工廠內部,卻沒有一套數位模擬平台去模擬每一台機器手臂的作業過程以確保其運作效能,以及模擬每條產線上各機器手臂協同作業流程的話,屆時在現場恐怕會面臨大量調試跟試錯的過程,而這個成本將非常昂貴且週期冗長,在一體化環境下,執行機器人產線的模擬仿真將變得非常有價值。

除了無人工廠的可行性所帶來的需求,現階段製造型態也帶來大量人機協作的應用,對於此種製造型態,數位模擬的重要性也是如此,不論是機器與機器間的協同作業,或是機器與人的協同作業,甚至進階到機器手臂與人進行第一道協同作業、機器手臂與自動化設備如物流系統進行第二道協同作業等,這些作業流程的複雜度都相當高,在製造現場進行調試並不划算。

司現鋒認為,建立虛擬工廠可帶來眾多價值,包括針對生產設備的模擬進行最佳化使用,以減少設備冗餘的投資,針對生產線上的調試一來可以降低投產前的準備週期,而來可以消除生產線上的瓶頸,提高生產效率增加產量,讓製造業者在有限的資源預算下發揮出最高的生產價值。