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智慧機械/智慧機上盒 讓萬種機器說共同語言

2018-09-10 11:43工業技術與資訊

工研院設計研發的智慧機上盒,可輕鬆加裝在舊型設備機台上,協助製造業不需花鉅資更換...
工研院設計研發的智慧機上盒,可輕鬆加裝在舊型設備機台上,協助製造業不需花鉅資更換設備就可升級智慧製造。
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【撰文 王瑞芬】

走進北台灣城鄉交界的一家老牌金屬加工廠,偌大廠房中,不時傳來機器的隆隆聲,堅守產線超過20年的作業員與老師父,與廠內有如八國聯軍的新舊設備,日復一日,持續為台灣的巨額外匯存底立下汗馬功勞。

然而智慧製造如大浪襲來,物聯網、大數據、邊緣運算等趨勢名詞,看似都需要花大錢汰換設備才能跟上智造潮流。「跟了一輩子的設備與老員工,實在不能說換就換。」這往往是製造業主對智慧製造躊躇不前的最大原因。

好在,台灣擁有電子電機、機械及資通訊等產業優勢,台灣製造業其實早已掌握智造化的入場券。工研院以整體產線生產製造的思維,跨域整合物聯網、人工智慧感測、大數據、機械手臂等技術,打造智慧製造運用平台,協助產業「智機產業化」及「產業智機化」,共創「智」造藍海。

傳統製造業智慧化挑戰

面臨智慧化大變革的傳統製造業,最重要的第一步,就是要讓生產機器具備聯網能力,使不同的機台可以說同樣的語言、能溝通,進而收集資料,智慧化地分析大數據,並發掘價值。但因為傳統製造業廠商的現行機台,大多採購於10年前,缺乏建置具備聯網通訊能力的控制器,故無法順利轉換成智造化產線,若因此汰換全部機器,所費不貲,也不符合產業考量。

為此,工研院特別研發出的兩款智慧機上盒,「射出成形機專用智慧機上盒」(Injection Moulding Information Model Box;IM2 Box),與「工業用-基本型智慧機上盒」(Production Information Box;PI Box),就是可讓廠商不需汰換全部設備,只要安裝智慧機上盒,透過內建的系統翻譯,就能解決各式設備相互溝通的問題,不僅能優化生產排程,還能減輕人力監控負擔,解決製造業勞力短缺的問題。

廠商只要安裝「工業用-基本型智慧機上盒」(PI Box),便可解決連線通訊問題,...
廠商只要安裝「工業用-基本型智慧機上盒」(PI Box),便可解決連線通訊問題,執行一連串的智慧化製造程序,不需汰換全部設備。
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研發產業用SMB 連結機械與雲端

PI Box是工研院針對一般業者所研發的智慧機上盒,體積輕巧,容易安裝於大型機具上,老舊設備也能擷取出各種生產數據;從感測器中擷取的數據能存入內建的資料庫中,透過專用軟體介面,便能掌握產線設備稼動率、電流監測、完工計量等製程數據,讓工廠人員與機台溝通無礙,大幅提升產業效能。

IM2 Box則是因應國際客戶需求,由工研院開發,並與盟立自動化公司合作,結合其射出機專用控制器研發而成。其中的資訊模型(Information Model)乃是基於國際通用的標準通訊架構(OPC UA)制定而成,符合歐洲塑料和橡膠工業機械製造商協會EUROMAP 77/83、國際橡塑膠機連線標準連線方式,更有益於廠商打開歐洲市場的大門。

成立新北智慧製造服務團 輔導廠商導入智慧技術

智慧機上盒必須具有資訊模型的連線,方能與機器產生互通性,進而建立產業加值的生態系統。IM2 Box正是以OPC UA加上EUROMAP 77/83所設定的資訊模型,其特色為依照通用架構展開一層層的目錄,從目錄名稱就能了解其資訊內容物的意義,未來更可直接透過資訊模型的物件名稱進行資料的擷取與分析。

再者,此模式可因應國際EUROMAP規範,只要工廠能符合此國際連線規範,便能透過機上盒,後續進行整合巨資分析、精度檢測、翹曲抑制、故障預測、預兆診斷、3D模擬、自動排程、生產履歷、即時監控等應用服務。未來廠商買賣設備時,其維修的履歷、製造狀況等資料皆可藉由資訊模型建構,立即查看到機器的背景資料,增加其採購、使用上的透明度。

台灣製造業現正面臨數位轉型階段,智慧機上盒的推出,是打開橡塑機械智慧製造可視化的第一步,其具備國際化、標準化與安全化的溝通方式,除了可以提升生產效率與品質外,未來配合大數據分析,更能提高整體利潤、創造新營利模式。

生產智慧型手機外殼塑膠零組件及模具的精泉科技,就於去(2017)年12月底導入PI Box智慧機上盒使用。精泉科技協理郭建志表示,PI Box除了能有效收集生產資訊外,還可以即時監控產線情況、立即維修,預計使用後可讓停線時間縮短18%,成效相當顯著。

工研院也進一步與新北市政府合作,成立「新北智慧製造服務團」,協助廠商導入智慧機上盒及智慧製造技術,希望達成國內1,000台以上設備聯網,促使生產製造智慧化,滿足快速、少量、多樣的生產型態,成為推動產業升級的一大助力。

由工研院研發的智慧機上盒可針對不具有控制器的設備,提供一個體積輕巧、易裝附於機台...
由工研院研發的智慧機上盒可針對不具有控制器的設備,提供一個體積輕巧、易裝附於機台,可連接各式類比與數位感測器。
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胡竹生/舊機台換新腦袋 航向智慧製造新藍海

【撰文 凃心怡】

隨著工業4.0時代的來臨,製造業導入智慧科技已成為必然趨勢,智慧機械產業為「5+2產業創新計畫」之一,主要在協助台灣精密機械升級,以創造就業並擴大整廠整線輸出。台灣製造業裡,中小企業占了絕大多數,如何利用既有生產設備,讓老舊機台「變聰明」,就地升級發揮生產效率第二春,成為工研院近期研發重點。

工研院機械與系統研究所所長胡竹生分析,製造業設備多屬耐久材,隨著歲月流逝,效能會逐漸降低。不同於追求差異化的資通訊耗材,傳統製造業更適合「舊機台換新腦袋」,透過資訊科技加值將老機器的生產效率恢復到10年前的水準,就能替製造產業帶來更高的利潤。他巧妙地比喻:「大家投資更多的成本去買新機器,我們則是提升舊機器效能。如果舊機器就可以榨出更多的汁來,為什麼還要去買昂貴的榨汁機呢?」

但老機台不具聯網功能,無疑是製造業的一大痛點,為此工研院發展出工業用泛用型智慧機上盒,透過簡易安裝即可獲取設備數據,進行大數據分析。分析數據不僅可用於檢測製程品質、預兆診斷、優化製程品質,更藉由整合感測控制(IaaS)、聯網平台(PaaS)與應用服務(SaaS)3層智慧製造架構,從量測、監控、製程回饋、生產可視化等面向,全面提升生產效能,為中小企業邁入工業4.0踏出智造化第一步。

智慧機上盒能讓中小企業以最低的成本進行產業智機化,最大的意義在於,讓業者有了信心之後再作進一步智慧化投資,「這是推動產業智機化的關鍵第一步,」胡竹生說,「業者可以藉著工研院的技術而跨過工業4.0的門檻,推動台灣產業升級,進入國際市場,是工研院的驕傲。」

工研院推動智慧機械,短程目標是讓業界廣泛安裝智慧機上盒,以獲取足以改善製程的重要數據,進而朝設備智慧化、產線智慧化的中程目標邁進。最終的長程目標,胡竹生以宏觀謹慎的態度分析,「現今願意投入製造體系的人才越來越少,我們最終的目標是期待機器與製程能更加智慧化,讓操作人員不需具備太多深入的技術背景就可以執行。」

產業升級不僅是科技的導入,更是思維的創新,工研院積極投注研發能量及創新智慧,協助產業升級,共創市場藍海,實現工廠智機化、智機產業化的美好未來!

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工業技術與資訊

1991年創刊的《工業技術與資訊》月刊,為工業技術研究院發行之全院性對外出版品,主要提供工研院重大技術發展、相關產業趨勢、技術移轉成效等內容,為一般大眾接觸工研院的管道之一。工研院是台灣最大的產業技術研發機構,不論技術引進、人才培育、育成中心、技術服務移轉,對台灣中小企業的發展具有舉足輕重的地位。

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