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东培跨步迈向制造服务
用轴承力道推进智慧制造
[作者 陳念舜]   2018年01月03日 星期三 浏览人次: [14593]

现今相对於欧、日系轴承大厂不断强化自家智慧工厂弹性、自动化生产能力与品质,并延伸终端产业应用的触角,身为台湾隐形冠军的中坚企业也不能落後。成立已超过50年的东培工业(TPI),除了长期配合机械、汽机车、3C等产业所需,生产高品质深沟滚珠轴承,让台湾的工业不必完全仰赖国外进囗产品,就能够独立成长。


且看好近年来自动化、工具机主轴、机器人等市场,TPI精密轴承涵盖BT50以下主轴,包括磨床主轴、车床主轴、导螺杆支撑座及C轴等相关应用,已开发型号达70个以上,衍生规格超过150个;加上经过特殊热处理及专用材料後,导螺杆用支撑轴承寿命可大幅提升,已成为业界标准选用规格。此外,同时开发在地化机器人专用的TD减速机及薄型轴承让业界选用,使其在寿命、性能上皆媲美日系产品,提升台制机器人产业的竞争力。



图1 : 东培智慧制造建构(source:东培)
图1 : 东培智慧制造建构(source:东培)

加强弹性客制化 满足上下游产业需求

尤其因应近年来国际工业4.0潮流,东培掌握微米级精度的核心加工技术,为确保制品的品质,而在内部成立精机事业部;并专责开发制造关键的夹治具、组装,同时大修改造厂内的新旧生产设备。东培具备从锻造、车削、热处理、钢珠、铆钉、保持器、密封板等一条龙生产规模,除台湾桃园厂、中坜厂之外,也陆续完成了上海厂及印尼厂全自动化生产线。厂内经物流系统、输送机进行自动化进出料管理,在关键制程导入SCARA、协作型机器人与视觉检测系统,让人员只作单纯检核作业,减少人为无效工作。


东培工业公司自动化推进部经理吕学谦表示,其实该公司很早就投入设备、产线自动化,并经过PMC委由国瑞汽车辅导、引进TPS制度,利用精实生产消除浪费;再不断从叁访中汲取经验,扩及到可视化流程,达到全系列产品的品质管理;建构物联网、机器学习来执行智慧决策,强化研发与客制化能力,以加速实现智慧制造目标。


於2016年成立的自动化推进部,就是在整个计画内,直属於总经理之下的主导单位,得以跨部门整合公司内部从机械、电控软硬体到现场单位的所有需求;尤其在掌握管理设备know-how时,可纳入精机事业部支援;进而建立智慧工厂,实现设备保养整修、流程改善合理化,同时利用设备连网後建立系统,达到可视化及智慧决策,提高桃园、中坜两厂设备稼动率。


吕学谦强调,东培在台湾的优势就是反应速度快,能否抢下短/急订单,端视产线应变速度,因此积极推动快速换模和现场产线的标准化、合理化变得很重要。目前上海厂主要供应大陆内需市场,台湾厂则诉求少量多样;2017年第三季开始稼动的印尼厂,则锁定东南亚汽机车产业客户。


迈向智慧制造服务化 135计画起步走

东培近期执行的「135计画」在於透过智慧制造合理化改善来提高员工产值,将该公司智慧工厂区分为设计自动化、生产自动化、know-how及人员管理智能化、生产管理自动化等4项主轴,再衍生出14项子计画来执行,以提高产品价值与人员产值30%;更达到引领产业发展的成效,协助客户开发客制化产品,估计在2016~2020年期间内总体营收将挑战年营业额新台币百亿元。


首先在「设计自动化」上,吕学谦指出,现今东培透过内部研发部门与学界合作开发的系统上线後,只要输入内外径的必要设计叁数和基准,就能经过资料库交换自动演算出模型,同时生成轴承各制程相关的叁数及图面。不仅比以往由工程师人工设计产品所花费的时间可省下约46% lead time,还能够用来弭平人才断层。


且轴承生产端设备的图面还更多,从进料锯断←车削←热处理←粗/精研磨←组装生产等过程会有成千上百张夹治具工程图面,工程师恐耗费10天以上来设计夹治具,该系统自2016年底上线以来,总计已省下80%工作时间。



图2 : 设计自动化系统架构(source:东培)
图2 : 设计自动化系统架构(source:东培)

进入重要的「生产自动化流程」,东培除了目前在厂内每条产线上都有约30部以上机台,可大幅精省人力;还首创研磨钢珠制程的自动控制系统,有别於过去须靠老师傅手动测量尺寸,再依精度调配加工条件;在纳入线上自动量测并回??功能後,可自动加工调整到钢珠指定尺寸为止,大幅降低人员作业负荷。


另外,为严密防止车削时刀具崩坏,导致後续产品不良,自2016年起,与法人合作开发刀具微崩检出系统,利用声纹比对原理监控,现已投入中坜厂示范产线使用。


至於主要负责轴承後段精密研磨与组装的桃园厂,则在研磨设备内部砂轮轴上安装加速规,以长时间监控、记录制程中轴承振动状态,并定义出振动上下限後给予预警,以免影响到整线机台稼动率。吕学谦说:「由於轴承特性较为特殊,过去人员只能透过测振仪来监看振动波形及声音,容易造成误判,透过机器分析线上生产之轴承转动成品的波形讯号,确认是内、外环、钢珠伤或灰尘等异物进入扰动,可回??到制程即时改善。如此可确保终端客户使用轴承的寿命、噪音及精度。」


吕学谦表示,由於东培生产的轴承主要提供工业大量使用,客户颇为重视追溯性,需在轴承以雷射刻印生产时间、设备、产线。「如工具机用的主轴一支就可能要价达数十万,关键轴承必须经由设备全检,以100%保证轴承尺寸、??转精度等精密特性与品质;并将内外径尺寸、宽度、面差等量测结果,刻印在每颗轴承宽度面上,方便客户使用。目前相关设备、系统均已实际上线。」


所开发的「TMES智慧分析系统」功能,已导入示范线,可用来搜集设备稼动率及产出良率等相关叁数、资料後,上传到MES、ERP系统排程後,了解现场有无达成预期生产目标,或瓶颈何在?并直接在智慧手机显示4厂生产状况,便於管理者及时掌握生产资讯。



图3 : TMES智慧分析系统(source:东培)
图3 : TMES智慧分析系统(source:东培)

满足客户专用需求 提高制造服务化能力

东培提供丰富多元的系列产品及服务能力以配合客户的需求,未来还要与客户技术交流、协同开发。例如针对不同产业需求,东培在研发部门分为产机、自动车、工具机等小组,只要有需求出现,就能随时提供服务。


包括近年来推出流体动压轴承(FDB),经过车削铜件让内部环/沟可含油自润,其内径可小於3mm,具备高速、静音及高可靠度等优点,转速可达到23,000rpm以上、符合轻量化要求,现已大量应用在高阶3C电子产品之散热模组;另推出的混合型轴承足以符合不同产业客户需求,如要求低转矩,并同时兼顾防尘性的自行车业。用於工具机产业的高转速轴承,就会用上陶瓷滚珠。



图4 : 流体动压轴承(source:东培)
图4 : 流体动压轴承(source:东培)

图5 : 高速精密斜角滚珠轴承(source:东培)
图5 : 高速精密斜角滚珠轴承(source:东培)

另在公司内部还成立市场服务工程师团队,分散於商品研发部、品管课协力专责处理客户应用端问题,透过频谱、FTIR、SEM/EDX仪器来解析客户端使用轴承上的疑问,并且提供客制化服务及完整的解决方案。


创新商业模式 跨足整厂、绿能产业

值得一提的是,该公司精机部运用在轴承生产线自动化的经验,将营运触角延伸到与国外厂商的合作案。从引进日本专业铝挤型平送输送设备的设计模式开始,订定了为业界提供整体系统设计服务的路线,现也完成了多家公司的生产线连结输送系统的规划、设计与施工,包括汽车零组件、压缩机活塞、磁碟片制造厂生产线的省人自动化。


且由於对研磨设备与轴承应用上的深入了解,东培也为客户同时建构了从设备、砂轮轴与主轴改造维护大修,到整机输出等完整服务能量。包括2000~2003年便陆续派员至日本日立造船,研习TFT-LCD用彩色滤光片(Color Filter)的研磨设备组装维护技术;再接受日本研磨机制造商委托,承接研磨设备治工具设计制作;在台湾TFT制造客户端配合设备安装、试车及改造等。


目前客户还纳入了半导体、太阳能产业,提供晶圆棒/晶??切片机使用钻石切割线专用的主导轮包胶与车沟的一贯化流程服务;并配合客户需求,调配不同的包胶材质与新型沟型的形状、尺寸与间距,可用来引导切割线精准定位,使切割下来的晶片厚度一致,而减少後续研磨的制程。


在节能减碳表现上,东培重视绿色节能生产的重要性,在厂内导入能源管理系统EMS,可提醒厂内合理管控节能;并积极投入绿能产业,代为销售日本母公司NTN的混合型路灯,现已於中坜厂应用展示。


图6 : NTN混合型路灯(source:东培)
图6 : NTN混合型路灯(source:东培)
图7 : 钻石切割线专用的主导轮(source:东培)
图7 : 钻石切割线专用的主导轮(source:东培)

此外,桃园厂也已通过ISO50001认证,台湾两厂内皆成立节能减碳委员会,主导节能减碳业务,以及设立节能减碳提案改善制度,定期检讨、审核各部门节能目标;并且建置完成EMS能源管理系统,於2017年7月上线至今平均可节能2.8%。能可视化监控整厂耗能情况和重要的耗能设备,如空压机、冰水机,一旦超过现场需求就会示警,让现场人员即时处理;自动化推进部负责整合各部门需求并建立系统,使之得以可视化、异常预警及通报。


东培的智慧制造是以精实生产为基础强化体质,强化後再逐步发展物联网及机械学习,藉由产线监控及智能分析提高品质与生产效率,并利用精密加工技术发展跨领域产品,朝公司百亿目标迈进,以期共同提升产业的竞争力。


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