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經AOI蒐集全製程資訊 加速傳產數位化轉型
機械視覺加值AI創新應用

【作者: 陳念舜】   2020年10月07日 星期三

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回顧台灣傳統光學與自動機器視覺(AOI)檢測廠商重要的分水嶺之一,便在於2006年iPhone問世以來,促成相關AOI業者必須開發專屬設備快速全檢來料,以確保品質一致。並隨著工業4.0智慧製造潮流推動下,不僅可藉此檢測產品尺寸、瑕疵之餘,還要針對每個生產步驟檢測並蒐集資訊,納入AI加值應用。


目前所稱「自動光學檢測(Automated Optical Inspection;AOI)」,係指可利用非接觸式檢查方式,在製程中取代人工目檢半成品的代表性做法。高精度光學影像檢測系統包含光源、光學鏡頭,以及定位量測、光源照明補償、影像處理識別等技術,透過光學系統來取得成品的表面狀態,再藉電腦影像處理技術來檢出異物或圖案異常等瑕疵。


自90年代(1996)從台灣大學育成中心獨立出來創業的智泰科技公司董事長許智欽表示,當時該公司不僅利用其掌握3D形狀/尺寸光學檢測的技術背景,推出3D雷射掃描儀/照相機等高性價比產品,率先切入中國大陸市場;即使2002年遭遇網路泡沫衝擊,仍持續利用2D/3D檢測技術,開發手自動2.5D影像量測儀,並藉著快速反應的售後服務,滿足在地工廠立即變更設計需求。到了2008~2009年金融海嘯期間,促使各國產業轉型之際,更加碼投入發展2D/3D瑕疵檢測技術,開發客製化尺寸、瑕疵檢測設備,再經過專案評估設計,快速反應製作樣機,累積與各大廠合作開發的豐富經驗。


尤其是在2006年革命性產品iPhone問世之後,由於蘋果公司(Apple)為了管理旗下龐大供應鏈體系,所以要求組裝代工廠的來料皆須經過全檢,以確保品質一致。智泰科技也開始積極整合所有光學檢測技術,發展可快速全檢的專屬設備。加上2016年Alphago以人工智慧(AI)的Deep learning技術,擊敗人類圍棋棋士,利用此技術可望克服高反光、透光材質等瑕疵檢測技術的一大瓶頸。智泰科技再趁機發展結合AOI+AI的「SI」技術,並推出一系列3D內外部瑕疵/尺寸檢測設備,以擷取正確影像數據分析來判定品質及智能化生產,邁向無人化工廠。



圖1 : 智泰科技未來還希望能先於台灣總公司建立如何蒐集、辨識瑕疵的模型,,接著再擴散佈署到世界各地工廠,以實現「線上學習,線上使用」的目標(source:智泰科技)
圖1 : 智泰科技未來還希望能先於台灣總公司建立如何蒐集、辨識瑕疵的模型,,接著再擴散佈署到世界各地工廠,以實現「線上學習,線上使用」的目標(source:智泰科技)

另隨著近年來工業4.0智慧製造趨勢崛起,對於產品品質的全檢要求越來越高,還要求納入每個生產步驟檢測及蒐集資訊,智泰則對應開發模組化檢測設備,以確保可安裝在每處工作站來管控品質、蒐集資訊;進而整合30年來經驗與AOI+AI技術,發表最新SI套裝軟體。


許智欽坦言,目前製造業在導入AI過程裡,發現其普遍缺乏Domain knowledge問題,又以傳統產業最為嚴重,所以該公司現正積極推廣此訴求可滿足所有產業所需的AI工具套裝軟體,除了依圖像辨識為主,期望讓現場品管、作業員都能輕鬆使用AI科技;未來還希望能先於台灣總公司建立如何蒐集、辨識瑕疵的模型,發展Machine learning/Deep learning等加值應用技術,接著再擴散佈署到世界各地工廠,以實現「線上學習,線上使用」的目標,節省大量訓練、教育的時間與成本。


期待最終落實AI「標準化」之後,即使業者透過不同AOI檢測設備取得的圖像、模型均可交換使用,只要懂得使用dll.標準函式庫即可。所以智泰科技也開始投入培育大量研發光學檢測人才,掌握AI所需足夠數據;再提供諸如自動化系統整合商、設備製造業者,甚至是同業競爭對手所需標準軟硬體工具與介面


盟鑫結合機器視覺 提升品質及生產管理能量

值得一提的是,除了前述最早一批在台灣引進或推進AOI科技成長的3C電子代工或高科技產業之外,繼國際工業4.0浪潮帶動智慧機械、智慧製造等政策以來,也開始有傳產金屬加工業者積極加入數位化轉型趨勢。


如盟鑫金屬位於向來有「國境之南」之稱的屏東縣枋寮鄉,雖然常被認為在台灣傾向高科技產業的政策輔助或吸納人才方面屈居劣勢,卻在創立之初便完全依照日規JIS K 6744標準設計產線,並在大陸市場產能崛起之後,決定捨棄大眾化標準品,走向精緻化、客製化路線,生產一般/高級/家電、SMP及PVDF等多層次烤漆,與各種色系的PVC、FDA21 PVC、PET/PVC、PVF貼皮鋼板(不鏽鋼、鋁板)等客製化覆膜、烤漆、印紋鋼品,率先成為東亞地區唯一具有雙面貼皮能力工廠,且通過杜邦公司認證及授權生產PVF貼皮產品的公司。


在2008年金融海嘯期間,由總經理高孟志、副總經理高孟聰臨危接班後,倆人即專注於「大廠不願做,小廠不會做」的客製化機能與美學鋼品市場。相較於其他國內外競爭對手,該公司的核心競爭力,主要來自於「高度客製化彈性」、「塗料高分子配方研發」、「Hybrid綠能前瞻製程技術」及「內部管理系統」,並先後獲得經濟部頒發小巨人獎(2017)、創新研究獎及國家品牌玉山獎(2018)。


高孟聰指出,由於該公司早期便導入ERP系統取代手寫表單,致力於數位輔助管理及製造,使之面對外在大環境適應度高且市場訊息變化反應較為靈活,輔以智慧製造中收集的各項參數作為客製化產品的數據分析及圖像化呈現。「當時甚至由他親自帶著公司的MIS人員到各部門瞭解一步步生產流程,認知唯有公司上下齊心致力,才能成功數位化轉型。」高孟聰說,未來該公司還將導入獨力開發的生產線2.0系統、自主設計表單,來增強生產產現場的各項即時數據呈現及預測提醒功能,預期能提高產品良率並降低生產時的各項風險。


且因為追求多元化產品開發與一條龍式服務,造成管理及製程上的複雜性變化,高孟聰認知唯有深植管理,才得以克服客觀環境限制的障礙,所以初期積極投入管理系統建構作業,即推動包含目標管理、品管圈、流程認證、共識營、成果發表會等各類管理系統與活動。從而榮獲全台首間民營鋼鐵捲板類ISO 50001:2011能源管理認證廠、ISO 9001:2008品質管理、TTQS人才發展管理,與自建SAP+MSM即時資訊管理四大系統。



圖2 : 2018年盟鑫金屬偕高雄科技大學產學合作,開發「覆膜鋼板金屬加工智能檢知系統」將檢出瑕疵經自適應光線補償處理,並取得多項國內外專利認證。(source:盟鑫金屬)
圖2 : 2018年盟鑫金屬偕高雄科技大學產學合作,開發「覆膜鋼板金屬加工智能檢知系統」將檢出瑕疵經自適應光線補償處理,並取得多項國內外專利認證。(source:盟鑫金屬)

2018年更偕高雄科技大學產學合作,開發「覆膜鋼板金屬加工智能檢知系統」,在該公司專業PVC貼皮及烤漆生產線上結合AOI科技的「光學照明取像設備」,係針對覆膜鋼板金屬加工色系與材質繁多特性,主要先針對大宗生產的白色、高光白、米黃三色系,挑選最佳組合之取像設備與鏡頭;接著利用「覆膜鋼板金屬影像前處理/瑕疵檢出」技術,依所設定光源強度與演色性及影像擷取界面參數,以擷取至少一張覆膜鋼板影像,再連接至演算法則及後處理單元;交由雲端智能瑕疵檢測技術,辨識經自適應光線補償處理之覆膜鋼板影像,建立完善品質缺陷大數據庫,以利將檢出瑕疵經自適應光線補償處理,現已達成刮痕瑕疵檢出長(寬)度0.5 cm以上、凹凸點瑕疵檢出高度0.3 cm以上目標,並取得多項國內外專利認證。


除了提升現場品質檢知、預診能力之外,同時希冀建立生產履歷;再藉由系統管理,將「節能減碳」、「品質第一」、「人才永續」、「即時動態管理」等概念深化至公司內部各個角落。高孟聰表示,如今該公司數位轉型歷程已從最早期的單機作業,進展到內部網路為主的微型資訊系統,到了目前已由盟鑫自主開發成為單一介面,完整統合盟鑫各部門全流程的MSM即時動態資訊智慧管理系統。不僅藉高度客製化,以迎合盟鑫產線生產流程及相關人員教育訓練;同時可提供產線、產品、品質及客戶等現有已運作資訊模組,以及產能與用電量分析、品質缺陷統計報表等視覺化數據分析功能。


結語

等到內部生產管理系統都改善得差不多之後,企業也就能順勢更有競爭力新品。針對近年來美中貿易戰火未歇,造成全球經濟區域化潮流,盟鑫金屬因致力於歐美高端特殊應用市場,除了已規劃投資成立美國生產據點,可快速精準掌握當地市場變化;並藉台灣生產基地轉型為研發中心,結合政府及學術界資源,培育在地人才,不斷開發新型利基型應用產品。



圖3 : 等到內部生產管理系統都改善得差不多之後,盟鑫金屬也就能順勢更有競爭力新品,開發適地適材適用的多元化異材質結合鋼品。(source:盟鑫金屬)
圖3 : 等到內部生產管理系統都改善得差不多之後,盟鑫金屬也就能順勢更有競爭力新品,開發適地適材適用的多元化異材質結合鋼品。(source:盟鑫金屬)

即使今年疫情從亞、歐、美洲蔓延全球,正經歷一場前所未有的產業鏈及供應鏈斷鍊及重整危機,在變化日益劇烈的市場變化之下,尤須精準掌握市場趨勢並縮短新產品研發製造時程。該公司現也透過傳統商社結合數位行銷的方式找出潛在客戶需求及市場,協助客戶端從研發、實驗、試?、生產、品管服務一條龍作業,解決客戶在用鋼等金屬材料上的需求與困難,應用於各種場域環境,開發適地適材適用的多元化異材質結合鋼品。包含:


1. 抗菌皮膜覆膜鋼品,率先建立醫院及醫療院所建材的標準規範,目前實驗室已通過國家發明專利-抗菌皮膜/金屬複合技術,並通過國家級SGS實驗認證,可有效抑止金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、肺炎桿菌、抗藥性金黃色葡萄球菌MRSA。


2. 環保型防腐蝕塗料F320,係因應近年來為了大幅降低碳排放,國內外科技大廠紛紛從傳統的化石燃料,轉型使用再生能源。盟鑫金屬也為此開發環保型防腐蝕塗料,大幅延長太陽能鋼構支架的使用年限。


**刊頭圖(source: chernger.com)


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