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【智慧製造專輯】結合AI、數位雙胞創新應用,「工業之母」拚智慧化翻身

聚落完整、資通訊發達雙助攻 台灣工具機挾智慧機械兩大發展優勢

工研院智慧機械中心主任陳來勝看好台灣工具機產業發展智慧機械有兩大優勢。工研院

智慧製造席捲全球製造業,然要達到智慧化生產,就要有智慧化的生產設備,在被稱為「工業之母」的機械產業中,工具機更是不可或缺的生產機具。過去台灣工具機雖然CP值高,但附加價值相對低,然因應智慧製造浪潮,產業對於智慧化機械設備的需求高漲,台灣不僅有完整的工具機產業,更有成熟的資通訊產業,因此也被看好如能結合雙方優勢,未來可望在這波智慧製造趨勢下受惠,進而提升產業競爭力。

產業聚落完整 產品競爭力強

台灣工具機產業總產值位列全球第七,而以出口值計算則是全球第四,僅次於德國、日本、義大利。在國際市場佔有舉足輕重的地位,是台灣工具機產業發展相當重要的優勢之一,但在台中大肚山下由於群聚完整的工具機產業聚落,被稱為黃金縱谷,更是台灣工具機產業的重要命脈。

也因為產業聚落相對完整,過去台灣工具機產業最大的特色就是可從事大量生產,且交期短、成本低,具有很高的彈性與生產能力,簡單地說,就是CP值高。不過換個角度來看,卻也讓產品的價格競爭優勢最終淪為內部的互相競爭,因而產生同質化現象,相對來說附加價值偏低。

但在這波智慧製造浪潮下,市場對於智慧化機械設備的需求也在同步成長。智慧機械的發展脫離不了資通訊技術的加值,因此工研院智慧機械中心主任陳來勝也看好,台灣不僅有完整的工具機產業,更有成熟的資通訊產業,未來如能結合雙方優勢,不僅將促成產業合作的龐大商機,更有望帶動工具機全面往智慧機械發展,帶動產業提升競爭力。

感測器是單機智慧化發展不可或缺之元素

從單機設備來看,智慧機械的發展重點莫過於藉由導入感測器擷取機台或生產數據,後續再透過軟體服務的加值,實現智慧化的機械控制與生產。因此陳來勝也強調,智慧機械的發展首要關鍵便是發展相對安全可靠、穩定的感測器。但值得注意的是,以智慧型手機裡的陀螺儀為例,消費性電子產品不僅使用壽命短,對於精度要求也不高,然工業用機器設備往往動輒5年、10年甚至更長的使用壽命,因此在工業用感測器方面,除了對穩定性與可靠度的要求更高之外,使用壽命更是在其考量範圍內,因此,如何發展合乎產業需求的工業用感測器,也是未來相關廠商值得關切的重點。

當感測器擷取資料後,後續重點便是如何將資料有效利用。對此,陳來勝也分享兩大關注重點,其一是針對資料上網上雲,產業目前不外乎聚焦於通訊標準的確立與資訊安全的建立,而這些原本就是資通訊業者所擅長的部分。其二則是在資料應用端,如何透過AI、大數據技術的導入,發展軟體應用服務加值。例如透過震動與溫度感測器,結合機械設備業者的領域知識(Domain Know-how),發展出如震顫抑制或溫升熱補償的軟體服務,維持穩定的加工精度,透過IoT與IT技術的整合,讓工具機從傳統訴求安全可靠、穩定的生產設備,成為更具競爭力的智慧機械產品。

響應製造趨勢變革 有賴製程軟體加值

另一方面,因應未來製造趨勢走向少量多樣、彈性生產模式,智慧機械作為智慧製造相當重要的基礎建設,除了在設備端加入智慧化感測技術,提供更穩定可靠的加工性能外,陳來勝則認為製程方面的軟體加值也為不可或缺的一環。

因應高階精密製造需求,未來車銑複合或五軸加工的多軸化需求看漲。陳來勝表示,一些較複雜的曲面加工,過去都是靠老經驗的師傅透過不斷Try Error的方式開發製程,然現透過軟體技術的發展,也可做到防碰撞偵測,也就是避免刀具與工件、夾治具甚至是機台相互碰撞,而這也是未來虛實整合系統切入的重點,在加工前可預先透過數位雙胞進行製程模擬,以減少在實機中進行驗證。另外,像是預兆診斷系統的開發則可以讓業者預知機台健康狀態,清楚何時該維修或替換零件,以提升設備稼動率,妥善規劃生產排程。

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