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主動把關生產品質 機械業者紛自主開發「智慧黑盒子」

永進機械透過「i-Cube」蒐集機台數據後,再經由iPros MX操作介面掌握即時加工狀態,如主軸的診斷。廖家宜攝

機械設備業者近年投入自主開發軟硬體整合方案的趨勢越漸明顯,正試圖將傳統工具機透過如人工智慧、大數據、物聯網技術等的加值,讓機械設備不僅只是被動生產,而是成為能夠具備自主感知能力的智慧機械,反向主動替製造業者把關生產品質,這也驅使設備業者過去單純以銷售產品為主的營運模式,不約而同走向製造結合服務業的發展型態。

以工具機產業為例,工具機的應用範圍涵蓋不同領域的機械製造,包括航太與汽機車零件、3C電子產品、醫療器械以及能源用途等,是製造業不可或缺的生產設備。雖然傳統工具機的控制器具有穩定、可靠度佳的優勢,但是其資料處理能力自然不如工業電腦,且缺乏彈性與開放性。

因此在未來如少量多樣客製化、彈性生產,甚至無人化的新生產模式下,機械設備業者現階段也不約而同自主開發具有進階功能的智慧盒,用以輔助加工作業流程。簡言之,該智慧盒可以將其視作一工具機的「黑盒子」,製造業者甚至不需要只能憑藉工廠經驗進行人為操作,透過設備端的數據收集,經由黑盒子的演算與分析後,可協助在加工流程進行優化。

不同規模的機械設備業者做法也不盡相同,包括部分製造業者會一同採取市場現成的智慧盒,如工業局為輔導中小企業所推出的SMB,而如台中精機、永進機械等工具機大廠,則是自主開發智慧盒,除了硬體佈建之外,也一併開發軟體平台,打造軟硬整合的應用服務。

台中精機今年在甫落幕的2019台北國際工具機展中,便正式推出旗下結合人工智慧與工業物聯網平台V-AIIoT。其中在設備端推出的智慧機械盒VSB(Victor Smart Box),可在現場收集與分析來自佈建於工具機上的各種物理感測器數據,進行即時狀態監控,並回饋設備端進行加工性能校正。台中精機工具機行銷服務處協理胡鴻霖比喻,在機台佈建感測器,就好比人的身體透過感測器即時追蹤血糖、血壓等生理資訊,在達到警戒以前先採取措施預防加工品質的惡化。

而機械設備業者近年來也積極打破缺乏軟體開發的陳舊印象,在自主平台中開發各種軟體應用服務,以滿足終端用戶在生產端的管理需求,例如刀具壽命管理、主軸震動監控、主軸熱溫升補償以及機台預知維護保養等,現已是各家機械設備業者不可或缺的基本智慧功能。特別是這次台中精機在V-AIIo也加強導入AI分析,推出AI慣量與摩擦預測、AI循圓背隙補償以及AI主軸熱變位補償等,主要目的在於讓工具機得以發揮最佳的加工效能。

而另一工具機大廠永進機械自主開發的智慧生產管理系統i-Direct平台不僅在2019TIMTOS展出,在近幾次展會上的曝光度也頗高。從智慧設備、智慧自動化、智慧生產管理等3層面,將整機、整線到整廠透過軟硬體整合方案實行智慧化的管理。

其中在設備端,與VSB具有相似功能,被稱作黑盒子的「i-Cube」可擷取設備端安裝的感測數據如溫溼度、振動、電流等,用以輔助工具機零組件的預測性維護、異常警報,並藉由加工流程下所產生的各項資訊,如主軸振動、切削震顫等數據達到機台的自我校正。而在整廠方面,最終則是透過i-Direct生產管理系統串連來自廠內的各種生產設備,並整合不同控制器架構,藉由機聯網將整廠管理透明化。