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工具机硬软整合造分身
虚实跨云创数位商机
[作者 陳念舜]   2022年02月21日 星期一 浏览人次: [2715]

这两年来虽然疫情肆虐全球,却也造成企业远距作业及数位转型需求大增,甚至是创造沉浸式体验的「元宇宙(Metaverse)」商机。但对於工具机产业而言,其实延续自汽车、航太制造业的经验,加上近10年来推广工业4.0虚实整合(CPS)、数位分身(Digital Twins)理念的过程中,或许比起现今聚焦社交娱乐领域应用的资通讯产业更不陌生。


尤其历经美中贸易战、新冠肺炎疫情推动全球供应链重组,东南亚已成关键一环,加上今年RCEP(区域全面经济夥伴协定)正式生效,东南亚已成为全球供应链重组下的关键一环,台厂却面临产线转移不易痛点。工研院刻正利用智慧制造技术验证场域能量,推动智慧制造整合AR/VR远距沉浸式协同工程输出技术,以扶植大型SI系统整合国家队,协助制造业建构新南向等海外产线,导入智慧制造系统解决方案及创新生态系。


藉此从点线面提供单站智慧化、产线数位化、跨域云端管理等全方位技术服务,并以「数位双生沈浸式互动的远距协同工程技术」,确保工程师能在远距环境下快速解决海外产线的技术问题,布建东南亚市场海外产线,提升台商竞争力。


工研院智慧机械中心组长罗佐良进一步表示:「机械云价值应该在建立App生态系,而非平台本身!」藉此透过共通标准串联多个App协助制造、管理,甚至是节能减碳。让工具机业者能同时销售单机与云端服务,甚至利用在元宇宙里的HoloLens进行维修保养。进而与机械云上的跨国软体厂商合作,将SMB从新旧不同机台搜集到的Edge Computing资讯上传,用於战情室建构Digital Twins、元宇宙等体验活动。


??泽从合理化出发 打造智慧制造战情室

台湾??泽科技(TAKISAWA),便在2020年宣布为该公司数位转型元年,并陆续於2021、2022年完成2条智能化产线,还将同时串连整合既有ERP管理、CRM及B2B & B2C、资讯安全等资源,以了解制程真正合理化需求,进而打造智能制造x数位整合系统的战情室,以实现制造数位化、研发数位化、品质数位化目标;後续再对外选择适合导入的国内外不同机械云平台,开发所需软体和SaaS微服务程式。



图1 : 台湾??泽科技串连整合既有ERP管理、CRM及B2B & B2C、资讯安全等资源,以了解制程真正合理化需求,进而打造智能制造x数位整合系统的战情室(source:??泽科技)
图1 : 台湾??泽科技串连整合既有ERP管理、CRM及B2B & B2C、资讯安全等资源,以了解制程真正合理化需求,进而打造智能制造x数位整合系统的战情室(source:??泽科技)

但??泽科技总经理戴云锦仍强调:「数位化的前提还是让制程精简、合理化,才能取得有用的真实数据,加以管理、最隹化。」该公司成立至今将届满50年,其实早已具备运用机联网、MES/ERP等系统长达数十年经验,目前只是将之进一步串联起来升级、最隹化,再增添服务比重,包括引进Analysis、PDM等分析管理系统来进行模组化设计,让研发更到位。


今年叁加TIMTOS x TMTS 2022展出的5部新一代畅销机种,除了甫获2022年台湾精品奖的超精密加工机AX-1500之外,另有高刚性与高精度NX-2500、双主轴双刀塔FX-1500、高经济型NX-2000,以及获得2021年台湾精品奖肯定的EX-2000等车铣复合机系列机种,采取高度模组化的节省空间设计,实现多样化配置;机台外型尺寸一致,以方便厂房规划,皆有赖於已长期稳定使用的台湾??泽模组化平台。


戴云锦笑着说:「这也要归功於??泽自2020年迈进数位元年,落实设计、制造数位化後,开始要求业务部门不要只会卖客户最贵、利润最高的单机,若能与客户共同创造最大及最隹化效益的适用配套方案更为重要!」包括能藉此省下机台周边的设备、钣金数量、重量,甚至是现今供应链瓶颈造成的庞大运费、交期与材料成本。」



图2 : 归功於??泽自2020年迈进数位元年,落实设计、制造数位化後,强调若能与客户共同创造最大及最隹化效益的适用配套方案更为重要!(source:台湾??泽科技)
图2 : 归功於??泽自2020年迈进数位元年,落实设计、制造数位化後,强调若能与客户共同创造最大及最隹化效益的适用配套方案更为重要!(source:台湾??泽科技)

「目前??泽开发设计均朝模组化、小型化发展,也就是只靠单一床身、零组件可供6~7种机型,在少量多样生产时的成本更低,可以让客户有更多弹性选配空间之外,还会有一定数量规模,确保可议价的竞争力。」戴云锦表示,不仅可因此供应大陆客户需求具有双主轴、双刀塔等具有独特性的复合专用机,价格还比日系同级机种便宜。


原来开发一机多工新机种和自动化产线,只为了满足两岸及亚洲地区多样少量生产需求,没想到欧洲客户也有此需求,将一机多工机种连线後效率更高,亦可选择加装门型机器人+AOI;以3+2轴机种结合自动仓储系统的成本,还低於一般五轴同动机种。



图3 : 客户将??泽一机多工机种连线後效率更高,亦可选择加装门型机器人+AOI;以3+2轴机种结合自动仓储系统的成本,还低於一般五轴同动机种。(source:台湾??泽科技)
图3 : 客户将??泽一机多工机种连线後效率更高,亦可选择加装门型机器人+AOI;以3+2轴机种结合自动仓储系统的成本,还低於一般五轴同动机种。(source:台湾??泽科技)

??泽这两年来也积极与工研院、学界密切合作,摸索5G、AIoT、AR/VR等创新应用领域,看好未来可将AR/VR用於培训、维修等售後服务项目,如台积电便藉此训练美国工程师,也能善用既有零组件精简、模组化和高度自制率等优势。


发得携手达梭、工研院 展示机械云整合解决方案

另一家远东机械集团旗下工具机大厂发得科技(FATEK),今年也提供CNC立/卧式车床及轮圈专用机,与工研院VMX机械云、达梭系统(DASSAULT SYSTEMES)密切合作,透过旗下3DEXPERIENCE平台,结合成功大学智慧制造研究中心(iMRC)开发的全自动虚拟量测(AVM)、智慧型预测保养(IPM)技术,在机械云上整合发表其AVM全检+数位分身解决方案。


除了展示发得科技多年来专注投入开发CNC卧式搪铣床、立/卧式车床、轮圈专用机等,於工研院智慧制造技术验证场域,整合规划智慧自动化工厂软硬体成果,涵括从上层PLM、ERP、MES、APS系统,再经MES衔接自动化仓储系统AS/RS、工研院机械云VMX,直到下层AGV派车系统、工业机器人、CNC工具机等自动化设备,搭配AR装置(HoloLens)提供客户沉浸式环境体验。



图4 : 发得科技整合工研院机械云、达梭系统3DEXPERIENCE平台,并搭配AR装置(HoloLens)提供客户沉浸式环境体验 ,展示其AVM全检+数位分身解决方案。
图4 : 发得科技整合工研院机械云、达梭系统3DEXPERIENCE平台,并搭配AR装置(HoloLens)提供客户沉浸式环境体验 ,展示其AVM全检+数位分身解决方案。

由三方依序完成4道加工轮圈工序,并将工具机上运行生产的数据、讯号即时上传AVM分析,并以数位分身形式呈现。倘若发现其中有一件NG品,AVM也能即时追溯找出生产线上问题,并执行换刀、调整加工速度或路径等工作;再经过三次元量床(CMM)验证比对,确认与原始设计一致。由此可见,如今数位分身已不仅止於事前模拟规划的虚拟影像而已,还能融入实际制程中,即时改善或加以优化。


台湾区达梭系统资深技术经理许欲生进一步剖析达梭系统在其中扮演的角色,分为:


1.在加工前模拟配置生产线上工站、机器人与加工路径,再经离线编程post产出NC code;


接着才是建置真实产线与设定,让客户按计画生产,并搜集现场数据、资讯,和机械云整合打造IoT战情室。


2.由於达梭系统将3DEXPERIENCE平台架设在VMX机械云上,让AVM亦可在此接收来自现场层自动化光学检测(AOI)机台资讯演算後,将机台动态3D影像和AVM数据都同步展示在3DEXPERIENCE平台的仪表板上,尽快找出原因来加以改善及优化。


许欲生指出:「现今使用者无论处於设计或生产等任何阶段,只要将VR接上电脑,就能直接体验产品设计或实际投入生产等过程,即时看到设计、加工和分析结果,可??大幅节省後制时间与成本。待经AVM确认正确并累积足够全检数据之後,未来只要抽检比对机器动态和数据即可」


随着智慧机械云平台正式商转,未来达梭旗下代理商谊卡科技(ECARD)还会协助推广工研院智慧机上盒(SMB),与机械云VMX平台;甚至可协助导入达梭3DEXPERIENCE平台在AWS云上订阅制服务的成熟商业模式,除了成大AVM/IPM之外,还能同时搭配达梭3DEXPERIENCE平台上的PLM软体,将达梭系统SaaS云端解决方案的设计、分析、制造管理app,在智慧机械云平台提供订阅制租用,或开放API供客户二次开发,接轨国际市场。


结语:展??数位分身前景 超前部署工业元宇宙

值得一提的是,除了成大AVM/IPM之外,达梭3DEXPERIENCE平台也能开放供其他SaaS微服务程式使用,包含元宇宙概念虽是较倾向社交娱乐领域,达梭系统则已在3D体验应用深耕达40年,AR/VR影像如今也不必要CAD软体系统商再耗时後制,除了VR装置外,还会呈现更多设备呈现3D即时真实数据。


包括未来当使用者管理供应链问题时,只须经过云平台即可快速见到3D虚拟产品,而不再只是传统excel形式的料号、BOM表或文字叙述;还能在完成3D设计产品後,在PC模拟控制系统精准描述并分析其行为动作,再反??加工资讯。於实际量产前模拟验证强度、测试有无电磁辐射干扰,而不是传统网格资料,再利用3DEXPERIENCE平台的大数据分析引擎累积经验,进而优化生产流程。



图5 : 当制造业完成3D设计产品後,即可在实际量产前模拟验证强度、测试有无电磁辐射干扰,再利用大数据分析引擎累积的经验,优化生产流程。(source: DASSAULT SYSTEMES)
图5 : 当制造业完成3D设计产品後,即可在实际量产前模拟验证强度、测试有无电磁辐射干扰,再利用大数据分析引擎累积的经验,优化生产流程。(source: DASSAULT SYSTEMES)

让客户只要戴上VR装置就能即时体验产品,选配更换零组件,现在已实际应用於车辆设计制造时,得到1:1沉浸式体验;2019年达梭也与Airbus合作签署DDMS(Digital Design Manufacturing and Services)数位转型计画,建立起从产品设计、制造规划、生产工厂、维修服务等完整生产流程的一系列数位分身。


加上4年来与工研院密切合作,打造智慧制造试验场域,即可视为元宇宙的雏型,也让工研院藉此加入许多小型ERP、MES厂商,合作建置SI系统整合解决方案。许欲生认为:「元宇宙概念其实不仅止於社交娱乐、电玩动画领域,达梭经过40年来深耕3D体验应用领域,而将基於物理、科学产出模拟的数据,已可直接连结生产系统,改善产品设计,将数位分身理念引进产品设计与制造流程。」


**刊头图(摄影:陈念舜)


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