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藉数控加值抢攻国际杯
助台厂掌握客制化优势
[作者 陳念舜]   2020年05月05日 星期二 浏览人次: [3750]

过去国产CNC数控系统虽然较少受到出囗导向的工具机产业青睐,但随之迈向智能化、数位化转型升级的品牌之路,也开始与国内外大厂深度整合结盟,陆续在台湾精品奖或TIMTOS、JIMTOF等国内外大展上屡传捷报。


尤其自从中美贸易战与新冠病毒肺炎(COVID-19)疫情接踵而来,导致全球生产链充满了动荡和不确定性,预估未来因生产板块位移,将促使工具机的终端制造业客户必须加速提升智慧制造的意识,才能具备可在短期内弹性减/增产;并调配於防疫期间缺/复工生产人力、远距工作资安的需求。将有利於未来度过疫情後,各国纷纷重组供应链之际,加速情报共享、通过认证,甚至提前预备下半年急单产能。


在台湾少数能始终秉持开放态度,与台湾工具机暨零组件产业、终端客户加工厂紧密合作的日系CNC控制器大厂台湾三菱电机表示,由於台湾工具机销售版图遍及世界各地制造业,并考量近年来受到贸易战及疫情延续,基於风险管理与在地生产意识兴起的考量下,生产供应链会有较明显的移动或分散等变化,三菱电机於全球93个主要??场皆有CNC售服据点,可即时提供在地技术支援和售後服务,协助台湾工具机厂商开拓全球??场。例如当这波疫情导致物流、交通中断时,三菱电机便透过全球服务网与当地通路商、客户合作,在工具机出货後进行远端机台支援协助。


甚至於两岸通过实施ECFA早收清单通过实施後,虽然目前三菱电机的CNC产品主要於日本生产,仍因应其中「特殊原产地规则PSR」的??场需求,分别在台湾和中国大陆设有CNC产品生产基地,可提供及协助工具机厂销售该协议中的数控和其它车床等产品,取得进囗零关税优惠,目前规划的最大产能,足以满足未来几年台湾工具机业需求。


同时持续引进该公司FA解决方案,包含工业机器人、IoT应用等产品,以满足台湾工具机厂商开发智能化产品所需的高速传输、处理与智慧操作等应用,协助开发与生产更优质、高性能的CNC工具机,达到大量生产,降低总体成本、提升品质等客户需求。且致力於协助客户利用PC环境,投入客制化开发操作/控制应用等NC功能APP,以利少量多样化生产,提升产品的差异性与附加价值,不必屈就削价竞争。


如今三菱电机已能整合工业机器人的程式编辑与NC控制器,运用G-code程式码直接操控,节省两者不同操控介面的人力、时间;并结合周边智能触觉夹爪应用(软硬度感应)、AGV可移动型机器人(可装料盘)、人机协作智慧场域、3D视觉(自动定位)等,以提升智慧制造生产线效能与安全性,解决人力缺少的困境。


并积极推广「PC软体NC操作」创新架构,成为工具机开发智能APP的最隹平台,可将负责高速高精度切削运算的CNC控制器,与执行智能化应用软体的IPC整合在同一台工具机,让操作者只须利用CNC的触控萤幕与键盘,就能操作IPC内各项智能化应用软体,更有助於实现机械的「差异化」与「智能化」。


该公司推出的M8系列CNC控制器,便除了本身具有客制化开发功能的使用空间外,还能轻易结合Windows作业系统的IPC,在开放式平台上运用C#程式语言与三菱电机CNC的API资料库,发挥更宽广的软体设计,塑造独特性的工具机产品。而最新在台销售的M800/M80系列控制器还搭配该公司CNC专用CPU,提供如智慧型手机的触控操作方式,以对应各种网路应用,符合智慧机械於物联网(IoT)时代的应用需求。



图1 : 呼应现今政府主导智慧机械在内的「五加二」产业创新计画,三菱电机也率先导入该公司e-F@ctory智慧制造总合解决方案,分别满足不同产业的制造需求。(source:三菱电机)
图1 : 呼应现今政府主导智慧机械在内的「五加二」产业创新计画,三菱电机也率先导入该公司e-F@ctory智慧制造总合解决方案,分别满足不同产业的制造需求。(source:三菱电机)

三菱e-F@ctory Alliance 结盟在地企业塑造生态系

此外,呼应现今政府主导智慧机械在内的「五加二」产业创新计画,三菱电机也看好台湾市场成长的契机,而率先导入该公司e-F@ctory智慧制造总合解决方案,不仅能够群聚各垂直领域的技术专家,分别满足不同产业的制造需求,还可缩短业者导入智慧制造的时间,并降低成本。


迄今在全球结盟的企业数量已超过710家,累积超过上万件智慧制造案例,除了三菱电机自家工厂外,包括英特尔、本田(HONDA)工厂等皆有导入实绩。2018年更号召在台湾有共同理念的业界夥伴,携手超过105家企业夥伴结盟成立e-F@ctory Alliance,复制日本成功经验到台湾,为业界与终端市场客户共创软硬体整合解决方案。


又进驻工研院在台中精密机械科技创新园区的智慧制造营运场域,设置e-F@ctory智慧制造解决方案示范产线,让台湾厂商可从中体验智慧制造的实际运作状态,激发更多产品应用开发的创新想法;并持续推广企业数位转型,形塑智慧制造生态系,强化过去在台湾的产业聚落优势打国际杯。


台湾三菱电机进一步表示,目前该联盟成员除了涵盖产官学界指标性的研发机构和大学之外,还有台湾多家拥有先进科技的中小企业、知名跨国公司;以及具备高市占率、系统架构能力的软体开发商、工业机器人和自动化设备商等系统整合商的同质性业者,可因应市场需求变化,提供稼动监控分析、预防诊断维护、节能、工程模拟、自动化整合等解决方案,预计2021年将扩展到150家。


包含在士林电机、协鸿工业等工具机及零组件大厂,便透过导入e-F@ctory解决方案,达到工厂有效节能、稼动率分析、人力配置等功能,有效对应工厂机动调派之e化管理。未来单机还能融入三菱电机边际运算平台、人工智慧(AI)等智慧化元素,陆续发表功能完备及性能卓越的客制化NC系统,预估受到近期全球疫情冲击,业界将会更加速导入智慧制造的趋势,强化自身竞争力。



图2 : 台湾三菱电机不仅促使工具机大厂协鸿工业,成为该公司CNC销售排名第一的客户,也协助研发出Hartrol plus自有HMI操作介面、加值型附加软体。(source:三菱电机)
图2 : 台湾三菱电机不仅促使工具机大厂协鸿工业,成为该公司CNC销售排名第一的客户,也协助研发出Hartrol plus自有HMI操作介面、加值型附加软体。(source:三菱电机)

因为与工具机大厂协鸿工业30馀年来始终维持密切合作的夥伴,缔造双赢成果,不仅促使协鸿成为三菱电机CNC销售排名第一的厂家,也拜近年来开始落实e-F@ctory为概念的「i-Factory」之赐,提高生产效率20%、降低人力成本33%。双方更致力在客制化NC领域合作,协助研发出Hartrol plus自有HMI操作介面、加值型附加软体,在竞争激烈的国内外工具机??场上,展现产品独特价值的竞争力优势,至今己销售超过1,000台以上搭载Hartrol plus机台。


2016年三菱电机还宣告与上银集团,在CNC控制器领域技术及行销领域结盟,并在JIMTOF 2018展示双方合作成果,提供三菱电机高阶CNC控制器及驱动/伺服系统,搭配大银微系统的直驱马达(Torque Motor,转矩马达)、上银科技的C轴与A/C轴产品模组化後出货。


估计随着各国持续推广智慧制造,将大幅提升工具机业朝五轴、复合加工及数位化转型的意愿,亚洲的台湾、日本亦不得不跟进欧系大厂,量产使用高精度的直驱马达,做为高度复合化、智慧化加工的配备之一,双方合作将可减缩客户从零重新开发的成本与周期时间。



图3 : 三菱电机还与上银集团,在CNC控制器领域技术及行销领域结盟,并在JIMTOF 2018展示双方合作成果。(source:三菱电机)
图3 : 三菱电机还与上银集团,在CNC控制器领域技术及行销领域结盟,并在JIMTOF 2018展示双方合作成果。(source:三菱电机)

舜鹏支援厌鸿研发 从单机复合、智能化渐进

在台湾也有如近年来致力於「非传统加工」解决方案的工具机大厂厌鸿机电,针对近10年来在国内外市场大幅成长的中小型企业job shop型态客户,只要求能快速生产即可,旗下舜鹏科技除了全力支援母公司所需CNC数控系统,也开始对外接洽其它工具机厂商零星订单。


惟若在模具业推动整线/厂自动化遭遇的最大问题,可能是因为少量多样成型加工业者比起传统切削加工者的利润更高,更注重的是产品的品质与稳定性,而非整线、多站加工的机台稼动率,往往无从规划标准流程,「开不出规格,更难以验收」,所以舜鹏科技在工业4.0时代里仍定位为辅助单机复合化、智能化角色为主。


并支援厌鸿机电在2019年TIMTOS率先发表全球首部商品化的高速铣削放电复合加工机,使用舜鹏科技自主开发的五轴同步CNC控制器硬软体和高推力线性马达,并搭载永磁同步主轴(PMSM)、高解析度光学尺进行全闭??路伺服控制,因为双主轴采取气压平衡装置,得以实现高反应性和精度定位,大幅提升加工精度和使用寿命;甚至加装A/C摇篮式四五轴,还可用来加工航太、LED模具、医材所需的复杂或曲面工件。


包含专为厌鸿机电智慧高速加工机App系统开发的CIAS HMC软体,可透过云端提供的全方位物联网模组分为:管理模组、智能加工模组、节能及温度管理模组、耗材及保养模组等,利用舜鹏科技自主研发的模组化电控系统,可在机台异常或故障时自动示警,通知快速维修。


且因为所有资讯均由手机监控,能随时从远端监视瞬间消耗功率、加工速度,方便客户了解机台加工状况,更有效管理工作及耗用能源;并透过控制器分析的智慧自我诊断功能,即时分析各机台使用状况,或经过手机传送机台使用讯息,提高工作效率与方便性。



图4 : 厌鸿机电率先发表全球首部商品化的高速铣削放电复合加工机,使用舜鹏科技自主开发的五轴同步CNC控制器硬软体和高推力线性马达,荣获2020年台湾精品奖银质奖。(摄影/陈念舜)
图4 : 厌鸿机电率先发表全球首部商品化的高速铣削放电复合加工机,使用舜鹏科技自主开发的五轴同步CNC控制器硬软体和高推力线性马达,荣获2020年台湾精品奖银质奖。(摄影/陈念舜)

若初期量产後将先导入航太、汽车等需要多站加工大型模具场合,协助客户整合多段制程加工模具时,不必浪费时间loading/unloading搬运或重新校对,恐导致位置误差或增加周期时间,而不得不取舍精度、效率等优势。


藉此One shop(一站式)加工,就能依序先完成粗/精铣削,或加工硬脆、难切削材质之後,再透过放电加工航太、汽车业大型深/宽比高模具,减少磨耗而更换刀具的时间及成本;还可利用前门自动开启装置,搭载机器人,达成智慧自动化加工制造,先後荣获当年TIMTOS研发创新竞赛特优奖奖、2020年台湾精品奖银质奖肯定。


NUM发表先进加工技术 CNC数控系统皆须含自家驱动器

另由台湾力盟公司引进瑞士开放式控制器品牌NUM也在去年EMO发表最新制造技术,且强调皆须搭配自家驱动器的CNC数控系统应用,包含:


1.「主动式震动控制系统」用於轴高速移动的机器上,加上NUM自主开发传感器,即可将系统每次检索数据的时间从20ms加速至100μs,有效抑制产生震动。


2.「生产监控解决方案」则为自动监测各轴向电流负载变化,一旦超过设定的警告值就会发出警报;或在刚开始使用刀具时,就先记录目前最隹机器叁数,并灵活设定上下限,可分为逾限,或是等到超出特定振幅、时间才示警,而得知该换刀时间、其他机构的状况及应用等。


3.「EBC_Early Block Change」功能,可让控制器在执行完成前一个编程区块之前,就能预先执行下一区块,达到机器更快速加工。


导入边际运算平台硬体 扮演IT与OT整合关键

在最近一次台北国际工具机展(TIMTOS 2019)上,三菱电机还以「Make a difference for Smart」主轴,发表多年来於台湾推动之在地化人才培育及智慧机械、智慧制造的重要开发成果。包含在「单机智慧化」项目,运用该公司M800/M80系列控制器实现工具机智慧化,展示与协鸿工业在铣削工具机的智慧机械应用实例。


同时具体呈现了智慧机械「SI合作成果」,以支援及配合台湾智慧机械,开发周边应用设备及SI厂商,搭配三菱电机M800/M80系列控制器产品及开发各式智能化APP应用,发展更具竞争优势的智慧机械应用功能。


根据三菱电机当时所架构的智慧工厂蓝图,随着顾客需求越来越走向多样化,且制造环境更形复杂的时代,未来工厂将以数据驱动为核心,透过资通讯技术的无缝接轨,对工业4.0带来关键的推进作用。因此IT技术在FA工厂自动化技术中将扮演重要角色,解决过去因生产现场OT与IT系统之间各行其是,无法即时将现场制造状况完整传递给上层管理者了解,并加以持续精实改善,造成制造业的最根本问题。


该公司正推动将现行FA工厂自动化设备连结IT系统整合,即时搜集生产现场的数据,串联过去无法沟通的资讯孤岛;再将AI机器学习的分析结果回??至现场,经改良最隹化後形成的价值链,来实现智慧制造愿景。尤其因为三菱电机还拥有FA设备为核心事业的优势,更了解该如何能从生产设备端取得,并活用诸多现场的数据,利用边际运算(Edge Computing)打破OT与IT领域知识的高墙。


目前三菱电机也为了支援「e-F@ctory」概念,开发出大量运用边际运算技术的软硬体产品阵容,包含开放平台「Edgecross」,以即时回??生产线现场的资料供分析、判断,或搜集老师傅传承的经验,累积成为AI资料库的大数据资料;工业电脑「MELIPC」,适用於区域性IT升整合OT资源,可协助大中小制造厂商实现自动化、智慧生产的目标;同时搭载AI「即时数据分析器」,以边际运算为主轴的应用软体,让制造业体验如何透过e-F@ctory无痛升级。


总结

值得一提的是,即使今年上半年国内外展会纷纷延期或停办,厌鸿机电也未停下研发脚步,已准备好发表曾获2017年台湾精品奖金质奖肯定的智能化线性马达驱动线切割机改款缩小尺寸,好让系列产品线更完整,符合现今模具、零件加工两极化趋势;还将搭配舜鹏控制器的新一代放电??路、智慧型线性马达等,降低机器温升及厂房空调电费,节能减碳又可提高15%加工速度,


新款高速铣削/放电复合加工机的主轴、线性马达等,也均整合由单一冷却机控制循环冷却,搭配变频式主轴冷却系统,控温於+/-0.5℃以改善主轴热伸长量不稳定问题,提高精度与加工效率、稳定度。另以改善绝缘破坏後输出电流的电路为基础架构,将主加工电源区分为大、小功率不等,即可降低电源的功率规格,有效减省成本与耗能,此皆有利於克服当前台湾制造业面临缺电、缺人等五缺问题。



图5 : 即使今年上半年国内外展会纷纷延期或停办,厌鸿机电也准备好发表曾获2017年台湾精品奖肯定的改款线性马达驱动线切割机,将尺寸缩小以符合模具、零件加工两极化趋势。(source:厌鸿机电)
图5 : 即使今年上半年国内外展会纷纷延期或停办,厌鸿机电也准备好发表曾获2017年台湾精品奖肯定的改款线性马达驱动线切割机,将尺寸缩小以符合模具、零件加工两极化趋势。(source:厌鸿机电)

三菱电机则除了利用独家AI技术及边际运算开放式平台Edgecross等全方位智慧工厂解决方案,协助厂商以更高端的FA领域相关技术,贡献如前述省能高效解决方案、因应资深员工减少的防呆对策,实现智慧生产目标,提升在国际市场竞争力。


另从2018年开始透过产学合作,先後捐赠该公司CNC智能化设计实验平台(SMDK,Smart Machine Design Kit),供虎尾科大、勤益科大、朝阳科大等大专院校机械、电机、资讯等工具机相关软硬体科系的学生使用。内建三菱电机最新型CNC控制器、具备「PC软体NC操作」等创新架构的设计平台,可在PC开放环境里,让NC控制器得以拥有类似人类五种感官的功能模拟应用,以协助开发智慧机械拥有无限可能的多元化CNC智能APP软体,发掘及培育未来工具机业智能化软实力所需研发人才。


**刊头图(摄影/陈念舜)


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