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【工業4.0專輯】擁抱智慧製造 機器人產業新契機

以軟體模擬取代實機驗證 機器人換線耗時從7天縮至3天

  • 廖家宜
針對快速換線的需求,終端業者可利用軟體模擬以降低實機驗證的誤差與耗時。台達

由於目前工業機器人的核心技術還是掌握在德日系廠商手裡,雖然有不少台廠投入零組件開發,亦在三大關鍵核心零件中有所著墨,但目前穩定性與可靠度仍尚待驗證。

因多數關鍵零組件大部分仰賴進口,使得國內外機器人供應商幾乎都能買到相同的零件,因此軟體接下來或將成為工業機器人市場的競爭核心。

台廠可以把戰場拉到軟硬體整合,透過軟體提升硬體效能,藉機凸顯與國外競爭者的差異,並針對業者的需求提供相應的解決方案,加強對機器人終端應用與消費市場的服務能量。

雖導入機器人實線自動化生產已行之有年,但至今仍存在換線時間冗長的缺點。台達機電事業群機器人事業處處長彭志誠形容,「過去接一張訂單生產線可以運作整年,但未來卻有可能在一年甚至一個月之內接到數十張數量與規格皆不一的訂單需求」。

面對此種製造需求,生產線要如何經得起快速換線的考驗?彭志誠認為最理想的方法則是以「不變應萬變」,意即指彈性兼容「不變」的機器人系統,因應變化多端的少量多樣型生產趨勢。

業者觀察,至今製造業者導入機器人設備最優先的考量仍是關心投資成本是否能在短期內迅速回收。如果依照舊式邏輯,只要產品規格一改,整條生產線就要整組改掉重新設計與建構,不過往往改建產線的硬體、人力成本驚人,並不符合投資效益。

而利用軟體控制的最大優勢就在於彈性,讓所有的變動都從易於改變的軟體上進行調整,而不用汰換大量硬體設備。這也是為什麼現今製造業強調虛實整合、數位化製造的原因之一。

彭志誠舉例,當生產資訊數位化後,可在換線前就事先透過雲端將相關數據預先下載到生產設備中,當系統辨識到產品規格的更動即可同時抓取對應的生產參數,包括機器手臂的控制程式等,並搭配線上量測達到即時校正補償,讓機器手臂扮演更靈活的生產工具。

彭志誠強調,只要生產線上的機器手臂與自動化設備「夠聰明」且相容性高,即便不同產品也可以透過相同產線生產,不僅達到快速換線,更可以混線生產。

特別是針對快速換線的需求,業者表示如今透過軟體已可做到預先模擬80%的產線規劃,可將過去採用實機驗證前後耗時7天的時間迅速縮短至2~3天。

而專攻控制系統設備領域的寶元數控,則是研發機器手臂多軸同步控制技術,將來一旦有變線需求,只要更動其中一台機器手臂的控制程式,便可以模組化的方式複製到其他機器手臂。

此外,由於現有的機器人控制器採用封閉架構,使其背負開放性差、相容性不佳、擴充性較弱、缺乏網路功能等缺點,較難以因應未來彈性、智慧化的需求。隨著控制技術的發展,針對過去架構封閉的缺陷,當前工業機器人控制器也開始朝開放式架構具有模組化、標準化特性的控制器為開發方向。

業者指出,當過去架構封閉的工業機器人更新系統時,隨之整條產線都要跟著調整,過去只能花錢請原廠工程師進行升級或更新,但基於PC Based的開放式架構控制器則可自行依業者需求進行客製化的調整與升級,如通訊界面的整合、加入視覺感測模組或進行二次開發。