工研院助機械業轉型智慧化　帶領產業邁向新藍海

2019/05/17 | By ITRI

工研院於工具機展中，展示車削智動化加工控制技術，由一個國產機械手臂與兩台國產CNC車床組成，只需有一個機械手臂就能自動服務兩車床，大大提升生產效率，目前已技轉奕達精機;圖為工研院智慧機械科技中心主任陳來勝。

根據台灣機械工業同業公會統計，台灣機械業2017年年產值正式邁入兆元產業，2025目標要挑戰2兆元大關；而智慧化、自動化是引領未來機械產業升級轉型重要關鍵。「2019台北國際工具機展」今起（3／4）連續5天舉行，工研院在展覽中共發表22項軟硬整合的智慧機械技術，從設計端到製造端，提供熱穩定、製程優化，整廠智造化與監控等全方位服務，包括首度對外亮相的車削智動化加工控制技術，利用全數位串列通訊伺服控制介面整合軟體虛擬I／O達到一機械手臂服務兩台車床工件上下料工作，大幅提升企業生產效率、降低成本。

工研院智慧機械科技中心主任陳來勝表示，全球智慧製造發展從早期的大量生產，已走向「少量多樣、大量客製化」的生產型態，智慧製造商機龐大，面對全球高齡化趨勢，產業邁入智慧製造能有效紓解缺工問題，更能切合當今少量多樣、快速生產、短週期的接單製造需求。工研院發展智慧製造的先進技術，可協助國內工具機廠商搶攻全球工具機金字塔頂端市場，應用於精密機械零組件、航太、汽機車、自行車等高附加價值產業，開拓智慧機械新藍海。

今年台北國際工具機展，工研院發表多項產業關鍵設備國產化、設備智能化成果，讓國內廠商不必再花龐大金額，跟國外大廠購買設備，並可讓產線更智慧化、彈性化，助廠商搶占國際商機。

工研院發表多項智慧機械成果如下：

車削智動化加工控制技術：一機械手臂服務兩車床

讓車削加工單元變得聰明又有效率，一個手臂能自動化服務兩車床！智動化機械手臂雙車床加工系統由一個國產機械手臂與兩台國產CNC車床組成，以軟體虛擬I／O進行溝通交握，達到機械手臂服務兩台車床工件上下料工作，可取代一般以實體I／O線路溝通的機械手臂與機台工作站，降低系統配線複雜度及提升加工系統可靠度。智動化機械手臂雙車床加工系統已成功應用於手工具之加工製造，未來可應用於各式自動化加工系統，包括金屬零組件加工、模具加工等。

而車床及機械手臂皆搭配工研院全數位控制系統，以EtherCAT（乙太網控制自動化技術）全數位串列通訊伺服控制介面，進行伺服控制與I／O控制，取代傳統類比式泛用型伺服控制，可達到高響應、高精度與高同動性的加工控制效能。全數位車削中心控制器並提供3D快速加工模擬及即時防碰撞功能選項，可有效提升加工安全性及可靠度。

ROBOT inside 五軸同動控制器：工具機自動化生產幫手

讓工具機變聰明、使用更簡單！ROBOT inside 五軸同動控制器搭配一鍵切換的圖像化操作介面，將銑削工具機與機械手臂的控制核心整合於一套控制器內，同時兼具控制工具機與機械手臂雙重功能，目前相關技術已應用在上研機電公司、友嘉公司生產線。ROBOT inside 五軸同動控制器提供國產高階五軸控制技術，帶動整體控制器功能與性能大幅提升，如刀具中心點控制（TCP）、刀尖點平滑控制、傾斜面加工控制、刀具姿態控制（TPC）、工件設置誤差量測與補償、旋轉軸機構誤差量測與補償、3D刀具半徑補正、3D虛擬軸進退刀、3D切削模擬、3D干涉檢查、精度學習控制、公差指定控制等。

工具機熱穩定核心基礎技術：降低3成以上熱誤差

熱誤差是影響製程穩定的重要關鍵因素，機台加工所產生的熱量若無法及時移除，容易傳遞至結構導致機台變形，影響加工精度，工具機熱穩定核心基礎技術優化工具機冷卻系統溫度控制，達成工具機熱穩定效果。透過設計端的優化與改善搭配適應性冷卻控制，可以降低機台熱誤差及暖機時間達30%以上，目前已有國內車床廠實際配合案例，可更進一步將技術導入模組與母機廠，避免設計失誤的發生，加速開發時程，搶佔市場先機，提高產品競爭力。

智慧製造生產管理系統：千萬級跑車少不了它

插單、急單排程一把罩！工研院所發表的完整的生產管理系統，提供企業於生產管理與製造的解決方案，不但可進行生產進度與品質狀態監控、減少人員排單時間，還能讓生產排程最佳化與自動派工，相關技術獲得國內知名輪圈大廠青睞，應用在生產千萬跑車輪圈上。

工研院整合ERP （企業資源規劃）、APS （先進規劃與排程）、MES（製造執行系統）到自動化整合，結合資訊流與廠內物流資訊，掌控製造上的人機料法，根據訂單與工單狀態以排程引擎產出優化後的生產計畫。

智慧製造聯網數據加值產業聯盟：工具機聯網遠端監測

展現聯盟推動智慧製造聯網成果！號召產業界打團體戰，搶攻國際市場，工研院攜手各領域主要廠商組成智慧製造聯網數據加值產業聯盟，在這次工具機中展示工研院NIP平台和研華Wise Paas平台，以「智能化工具機軟體整合標準」連結現場廠商如新代、台達的工具機控制器和機台等，大秀智慧製造聯網成果。3月5日將舉行聯盟第二屆會員大會及研討會，歡迎蒞臨。詳情：https://www.automan.tw/news/newsContent.aspx?id=2617

Cloud SCADA with OPC UA機台設備可視化監控平台：監測產線並助各機台通訊連結

讓不同設備說同一種話！ Cloud SCADA with OPC UA機台設備可視化監控平台採取跨平台服務導向架構（Service-Oriented Architecture；SOA），提供即時、安全可靠並有效之資訊傳輸架構協定，可解決互通性、操作性、與私有協議不相容的問題，目前已成功於紡織業、金屬加工業、電子零件業、電線電纜業等工廠內導入。

SMB+設備監控+試營運場域：即時監控工具機製程生產效能與狀況

全方位線上監測掌握工具機製程！透過工業物聯網架構，自動收集機台資料及生產資訊可視化，管理者能即時掌握廠內運作，評估生產效能與了解設備運作，進而達成資源充份利用，成本降低與生產效率提升。這項技術提高資訊可視化、生產效率、降低無效時間，讓廠商可以減少成本，生產出更多具競爭力的成品。

刀具壽命分析技術：時時刻刻自動為刀具健康檢查

刀具會自動幫自己健康檢查！在製造加工過程中，機台刀具往往是品質良窳的關鍵，刀具磨損會大大降低生產精確度。產業一般僅能透過目視檢查或定期保養維運，刀具若突然壞損將影響生產良率、更可能直接衝擊訂單交期。為此工研院開發刀具壽命分析技術，希望藉由AI及機器學習技術，時時刻刻為刀具健康狀態把關，以避免前述的品質、訂單問題。這項技術僅需蒐集正常運轉狀態數據，即可建立模型，並由歷史數據自動決定最佳模型參數;並利用維修保養後的短時間訊號，自動更新模型，讓生產管理者關注在刀具「逐漸轉變為不健康的過程」，達到預知保養目的。

工研院研發工具機熱穩定核心基礎技術，可降低機台熱誤差與暖機時間達3成以上，有效穩定製程，避免因為機台加工所產生的熱量無法移除，影響加工精度；圖為工研院智慧機械科技中心主任陳來勝。

工研院研發智慧製造生產管理系統，這套系統不但可進行生產進度與品質狀態監控，減少人員排單時間，還能讓生產排程最佳化與自動派工，相關技術獲得輪圈大廠青睞，應用在國外知名品牌千萬跑車輪圈上；圖為工研院智慧機械科技中心主任陳來勝。

由工研院連結產學能量組成的智慧製造聯網數據加值聯盟，透過打團體戰方式搶攻國際市場，這次展出工研院NIP平台和研華Wise Paas平台等聯盟推動智慧製造聯網成果。

工研院研發 Cloud SCADA with OPC UA機台設備可視化監控平台可讓不同設備說同一種話，幫助機台通訊連結並即時監測生產現狀況，目前已導入紡織業、金屬加工業、電子零件業、電線電纜業等工廠內。

工研院研發智慧機上盒，能自動收集機台資料及生產資訊可視化，全方位線上監測掌握工具機製程，管理者能充分利用資源，降低成本與提升生產效率。

工研院研發刀具壽命分析技術，能幫刀具健康檢查。在製造加工過程，刀具往往是產品品質的關鍵之一，該技術透過AI及機器學習技術搜集正常運轉狀態數據，建立最佳模型參數，並可自動更新模型，為刀具健康狀態把關。

新聞來源:工研院