設計製造上雲端 工廠規劃更智慧
隨著創客(Maker)風潮的興起,製造的定義已經受到影響,台灣歐特克(AUTODESK)技術經理黎煥治指出,設計製造方式的改變,不但讓製造成本大幅下降,消費者的購買力也跟著提高,但在此同時,消費者的胃口也跟著提高,而且轉向個人化、定製化的趨勢發展,也因此帶動製造趨勢的改變。
黎煥治以美國一位青年因為受傷需要義肢的案例指出,傳統的義肢單價高達8萬美元,定期更換的成本更高,這位青年最後決定自行研發,最後的成品除了部分零件外,幾乎都是用3D列印製造,而且還可以用腦波控制,成本卻只需要500美元。
黎煥治指出,就連大陸為了設法要擺脫廉價大量製造的製造生態,改而朝向創意製造的趨勢發展,也開始掀起創客風潮,更可看出個人化小量生產已經成為發展趨勢,產品設計工具自然也應該要跟著有所變革。
黎煥治指出,因應智慧製造而生的設計工具,至少要包含能夠設計具創新性的產品的功能,同時能夠管理製造過程,如找到產線的問題,並利用物聯網(IoT)串聯使用等三大部分。
如AUTODESK基於雲端應用推出的產品開發Fusion 360,就是為了創客需求而設計,不僅提供包括軟體租賃、協同製造等創客需要的設計功能,還能夠結合虛擬實境(VR)技術,達到設計可視化的目標。
黎煥治也提出層積製造需要設計新思維,因為3D列印技術的出現,雖然可以製造出人力過去難以做到的設計,但許多創意用人力可能無法畫出來,需要靠電腦輔助設計,運算出最佳形體。Autodesk Within因此提出衍生式設計,可以設計出輕量化,又同時具有剛性及韌性,不會影響安全的艙門隔板,散熱器也可以達到流體力學的最佳化。
以Under Armour運動鞋為例,為了做出輕量化,而且還能保持彈性、韌性、強度的鞋底,就運用Autodesk Within來計算壓力等變數,以找到最佳化結構,也是第一款真的用3D列印量產的運動鞋產品。
前端的設計既然已經改變,製造階段也要跟著改變。黎煥治指出,智慧工廠應該要基於雲端來規劃。但智慧工廠的概念並不是無人工廠這麼簡單,就像無人機之所會熱門,其實是因為帶著某種智慧功能。
以自動化生產線中的設備排佈為例,這些設備排佈交錯,不易以2D方式呈現布局,但現實中仍有70%的業者會依賴2D布局方式來規畫產線。黎煥治指出,其實跟投入成本高,沒有適當工具有關。
黎煥治指出強調,2D的工廠設計,除了可能會因為不易呈現完整布局而忽略許多問題外,2D的傳統提案方式,也可能難以勝出對手,而且規劃與實作的落差,往往也會導致高設變成本。
為了突破傳統2D布局的瓶頸,黎煥治建議業者應該改以3D布局方式規畫產線。第一步是規劃廠房(牆、柱、門、窗、地板等),第二步為積木式排佈設備、規劃產線,第三步則是建立數位工廠、進廠虛擬參觀,更容易理解產線布局。
至於智慧工廠規劃方面,黎煥治認為應該要掌握五個特點,首先是產線平衡分析及自動建模,找到製造過程的瓶頸、查找現有問題更快速;其次是積木式3D設備模型排佈,而且高度有變化時,模型還會自動銜接;第三點是人因工程模擬與作業研究,因為人員與機械手臂必須要能協同合作,如擺放位置是否合理、有無效率等,才能減少工安事故發生機率;第四點為逆向建構既有竣工產線,可以用雷射掃描,以點雲方式整合重現,進而新增設備及修改產線;第五點為擬真的作業過程渲染動畫,可以更清楚的掌握工廠動態。
黎煥治強調,工廠想要更為智慧化的應用,還需要管理工具,如Autodesk最近購併SeeControl,就提供管理平台,有助於蒐集分析新產品的數據,而且不需要程式開發人員,使用者就可以自行操作,有助於提升智慧工廠的管理效率。