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台製數控系統有成 聚焦客製化商業模式
 

【作者: 陳念舜】   2019年05月09日 星期四

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圖1 : 台製CNC控制器雖然經過多年推廣,卻始終囿於無法完全掌握驅動器、馬達等系統整合與售後服務能力,難以切入全球市場規模較為龐大的切削加工應用市場。
圖1 : 台製CNC控制器雖然經過多年推廣,卻始終囿於無法完全掌握驅動器、馬達等系統整合與售後服務能力,難以切入全球市場規模較為龐大的切削加工應用市場。

台製CNC控制器雖然經過多年推廣,卻始終囿於無法完全掌握驅動器、馬達等系統整合與售後服務能力,難以切入全球市場規模較為龐大的切削加工應用市場。反觀成型加工領域,則因為要求少量多樣生產及客製化,可望成為台灣控制器廠商的立基點。


雖然2017年台灣機械業順利突破兆元產值,維持全球工具機生產及外銷大國地位,但面對中國大陸及歐、日系工具機業者已分別由高低兩端市場急起直追,皆促使台灣廠商仍須積極研發製造,力求補足無頭產業的關鍵核心CNC控制器技術;或透過擴增應用加值,投入非傳統切削加工領域,加速研發製造如3C、汽車精密模具產業所需的放電、線切割,甚至是性價比更高的高速複合加工成型機種。


其中線切割加工機主要應用於金屬及高精密模具產業,只要是可以導電的材料皆能加工,並無硬度或形狀上的限制,足以克服傳統鑽、磨、車、銑削加工的刀具盲點。但目前全球市場主要受到日本及瑞士廠商長期把持,台灣廠商要想單純憑著提升機器性能與精度超越的難度極大。直到如今由工業4.0潮流下帶動的少量多樣、客製化需求增加,台廠或可經提供相關智慧製造機台或解決方案來打破現狀。


舜鵬突破線割核心 聚焦非傳統加工領域

台灣放電加工機和線切割機龍頭慶鴻機電公司,不僅因為第一代領導者具有深厚技術出身的背景,加上早期受制於FANUC不願開放相關技術,而於1991年率先引進工研院自製PC-based控制器、合作開發線性馬達,進而成立關係企業舜鵬科技公司,專責開發完整數控系統整合解決方案。


舜鵬科技公司副總經理陳棟樑表示,由於成型加工過程更為客製化,稼動率不高且頻繁換線,導致自動化成本居高不下,相關規格、標準化流程都掌握在終端客戶手中。目前該公司仍持續協助台灣工具機廠商自製成型加工所所需CNC數控系統,並突破以往僅專注於線切割的核心限制,期望加入其他非傳統領域、複合加工機創新應用的成長動能。



圖2 : 舜鵬科技持續協助台灣工具機廠商自製成型加工所所需CNC數控系統,並加入其他非傳統領域、複合加工機創新應用的成長動能。(攝影/陳念舜)
圖2 : 舜鵬科技持續協助台灣工具機廠商自製成型加工所所需CNC數控系統,並加入其他非傳統領域、複合加工機創新應用的成長動能。(攝影/陳念舜)

該公司自行開發的五軸同動PC-Based控制器軟硬體,除了有別於進口FANUC、Siemens、海德漢控制器產品,若增加I/O或部份功能,還要長期與供應商溝通協調,得以大幅降低成本及維修難度。還因為充份掌握製程,可在最短時間內快速執行設計變更,進而加裝A/B搖籃式第四、五軸,具備多軸加工能力。


搭配專為慶鴻智慧高速加工機App系統的CIAS HMC軟體,其透過雲端建立的全方位物聯網模組包含:管理、智能加工、節能及溫度管理、耗材及保養等,所有資訊皆可經過手機遠端監控瞬間消耗功率、加工速度,方便客戶瞭解機台加工狀況,有效管理工作及能源;當機台異常或故障時自動發出警告信號,通知快速換修;並透過控制器分析的智慧型診斷能力,即時分析各機台加工狀況,或回傳機台使用訊息,提高工作效率與方便性。


且因應近年來市場對於TFT-LCD、LED模具、醫材、航太、汽車等應用領域需求急速擴張,大型化與曲面、複雜工件增加,將同時增加對於模具及其加工所需的高精度高速加工中心機需求,部份製造廠商已開始改變X-Y-Z直線傳動軸結構,從傳統滾珠螺桿為線性馬達定位,少了因為長期接觸導致磨耗及產生背隙,延長使用壽命。


慶鴻由於採用自製高推力線性馬達,只需進口產品成本一半以下,大幅降低製造及維護成本;導入高解析度光學尺,進行全閉迴路伺服控制,搭配主軸氣壓平衡裝置,實現高反應性及高精度定位,提高加工精度與穩定度。


為了與國外線馬高速加工中心機有效區隔,慶鴻近年來也陸續發表全球首創高速銑削放電複合加工機,以及新一代具自動穿線系統的智能化線切割機,獨家報名今(2019)年台北國際工具機展TIMTO研究發展創新產品競賽兩大獎項,均由舜鵬負責開發CNC數控系統。


台達善用數控系統優勢 滿足機聯網可視化需求

全球工業自動化大廠台達自1995年首次推出交流馬達驅動器以來,所提供智慧製造的整體解決方案,包含從最基礎的設備自動化、產線自動化整合設計、設備聯網數據採集,到製造執行系統對製程、品質、設備、物流管理監控,有效穩定生產,達到工廠設備效率最大化。


再結合AI智慧與大數據的分析,達到製程優化與能源資訊透明化等效益,全方位整合旗下工控產品、軟體和系統方案,打造貫穿工廠、製程、機台的智造模式,以一應俱全的數位工廠實現標準化、少量多樣、客製化生產。



圖3 : 台達展出全新超音波加工解決方案,係藉由整合該公司CNC數控系統,搭配最新的超音波產生器;並以DMCNET高速通訊運動網路系統串連,可於加工過程中即時調整並維持刀具振動頻率。(source:台達)
圖3 : 台達展出全新超音波加工解決方案,係藉由整合該公司CNC數控系統,搭配最新的超音波產生器;並以DMCNET高速通訊運動網路系統串連,可於加工過程中即時調整並維持刀具振動頻率。(source:台達)

在今年TIMTOS台達還特別整合自家CNC控制器、伺服驅動器、主軸馬達等關鍵產品,搭配自行研發的DMCNET高速通訊運動網路系統,展出可滿足工具機客戶對於機聯網、數位化、可視化監控等需求的自動化軟硬體解決方案,包含:


1.車床數控系統解決方案,利用台達CNC車床控制器穩定高效能的嵌入式硬體設計,可在加工前可預覽加工路徑,並以手輪模擬操作,確保進刀準確性,滿足高速高精的機械切削加工需求;


2.OPEN CNC解決方案採開放性架構,可讓客戶依產品應用需求,彈性選擇台達公版人機介面;或透過API架構與乙太網路,以台達OPEN CNC控制器整合到自行開發的客製化應用平台,打造高度靈活的CNC控制系統;


3.CNC加工機解決方案,以台達CNC控制器執行多工處理,提升加工運作性能。藉其內建32位元高速雙CPU,能讓用戶透過CNC Soft軟體工具,便於開發及管理客製畫面,適用於各種CNC工具機。


同時結合客戶機台動態展示多項智慧精密工具機方案,其中全新超音波加工解決方案,係針對5G 手機外殼複合及硬脆材料,如陶瓷、玻璃、藍寶石等銑磨加工需求,藉由整合台達CNC控制器、主軸伺服驅動器及交流伺服驅動系統,搭配最新的超音波產生器,驅動主軸及刀把;並以台達DMCNET高速通訊運動網路系統串連,可於加工過程中即時調整並維持刀具振動頻率,大幅減少加工過程刀具負荷,提高加工精度與速度,為客戶提升切削效率及加工品質。


專為成型平面磨床開發的3D CAD/CAM軟體,以展示台達智慧高精度加工的智慧製造整合實力。與眾程公司合作開發的動態平面磨床,係透過台達CNC控制器控制台達變頻器驅動砂輪,搭配自家伺服系統,高精度全閉環控制,配線簡單並兼顧精度與速度。採用前加減速架構,有利於模具生產與機械零件加工製造。結合全新開發的行業加工專用CAD/CAM軟體,簡單、直觀引導式的操作界面,可一鍵生成加工路徑,並以3D動態模擬研磨修砂過程,多種研磨以及修砂方式的應用,提供使用者快速上手的全新體驗。


台達機電事業群總經理劉佳容表示,今年展出的CNC解決方案全面整合該公司自主研發生產的關鍵產品,並結合工業物聯網技術以及監控可視化平台,以靈活提供不同市場需求的方案,既協助國內外工具機客戶智慧化升級,更善用台達全球佈局優勢,加速拓展全球業務。


例如:針對印度市場開發簡易觸控式CNC車床,滿足當地加工件少量多樣、方便操作、快速上手的需求;於土耳其則提供建築鋁材、石材加工機械完整解決方案;南韓工具機客戶更透過台達全球綿密的經銷與售服據點,在越南銷售搭配台達CNC方案的設備,摒除在地售後服務與維修的不便。


今年台達展位最大亮點,還有以20面55吋電視牆拼接而成的智慧製造設備互聯監控平台,以完善機聯網架構串連智慧加工機台及管理系統。經實際連線至展會現場,與眾程、堡豐、全量、勝傑等機械業者合作展出的動態機台;再透過遠端監控呈現合作夥伴機台的即時運作資訊,並將機台運作數據以大型電視牆即時呈現,達成設備互通標準化,資訊透明化、數位化的高效智慧機台管理目標。


台廠結盟接軌國際 創新商業模式

此外,根據市調機構MarketsandMarkets的資料顯示,全球智慧製造市場規模預計到2023年將成長至2,990億美元,2018~2023年的複合年增長率(CAGR)為11.9%,促成製造業希望導入IIoT技術,提高生產效率、降低成本,推動智慧生產提高競爭力。


在今年TIMTOS宣佈組成「智慧製造聯網數據加值產業聯盟(SMDVA)」之後,透過該聯盟開發「智能化工具機軟體整合標準」,係採用國際IIoT主流標準OPC UA,既能讓不同工具機與上層監控系統以共同語言來交換資訊,彼此聯網以進行直接雙向溝通。


進而顯示與蒐集不同機台的聯網資訊,如機台名稱、即時運作狀態和實際參數/壓力/溫度等,省去人工輸入參數排程的繁複手續,有助於機台自動智慧參數調校與優化,提升製造效率和品質,以因應新世代少量多樣的訂單需求。


再經過參考德國工具機製造公會標準(OPC UA Information Model for CNC Systems,VDW),由聯盟及台灣業者合作開發出資訊模型之後,將得以讓外銷導向的台灣工具機產業接軌國際標準,搶攻海外銷售市場。


新代科技公司總經理蔡尤鏗表示,隨著「智慧製造」的趨勢在近年蓬勃發展,如何讓機器設備「聰明」及「有彈性」,已成為製造業中最熱門的主題,將仰賴設備聯網如何取得大數據及分析技術,尤其迫切需要制訂共通資訊模型,及建立應用生態系。



圖4 : 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,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。(source:工研院)
圖4 : 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,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。(source:工研院)

成立智慧聯網聯盟的連結和成果,就是希望可以補足「共通資訊模型」的不足,讓溝通標準化並接軌國際。加上因為台廠中小企業眾多,開發能量相對分散,經過建立「應用生態系」吸取國際經驗,並透過聯盟整合產學研發揮綜效,將有助於台灣智慧製造的整體應用水平快速向上提升。


目前聯盟免費開放業者使用「智能化工具機軟體整合標準」,並預計將先由工具機控制器商開始試用,再逐步推廣至下游的工具機業者,目前工具機控制器廠商新代公司已導入此標準,並結合研華WISE-PaaS平台,期許藉此提升生產效益,快速邁向工業4.0。


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