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串聯加工理念 打造CNC數位資料處理流程
 

【作者: 陳念舜】   2017年06月22日 星期四

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然而,就資料處理技術而言,工廠通常仍只是公司內部網路邊緣化的孤島。專業CNC數控系統大廠海德漢公司(HEIDENHAIN)正以其「串聯加工(Connected machining)」的功能組件,來改變製造流程,支援將網路裡控制器與企業中所有生產單元連結起來,實現製造過程中的一致性數位訂單管理。其優點包括:簡單存取資料、省時工作流程和透明加工程序,進而減少了無效工作量。



圖一
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在使用串聯加工時,不僅讓TNC控制器支援完全數位化的訂單管理生產,也提供了一套允許所有與公司生產有關資訊交換的解決方案。在今年TIMTOS參展時,因應工廠人員與機台間適時適當的訊息溝通,將是未來實現德國工業4.0的必要條件,訴求將透過TNC控制器,協助台灣工具機製造廠商打造智慧機台,並提供終端使用者許多增加生產效益的智慧製造解決方案。


海德漢公司資深產品經理Thomas Gsodl表示,基於現代加工業者對於數位化要求越來越強烈,業者所提供的數位製造重點應涵括:1.水平面整合,從工件、刀具等前期準備到實際加工結束,都能維持無紙化過程;2.垂直面整合,須能掌控流程中機器、製程報告,以及紀錄等資訊,感測器為其中關鍵技術的核心;3.整合工程,係以虛擬機台模擬實際切削過程,確保首度生產就成功;4.交錯面整合,關鍵技術則是雲端運算、無線應用。


Thomas Gsodl進一步分析,目前金屬切削自動化發展約可依自動化、工件複雜度程度,建立不同關聯性。「當全自動化量產達一定規模時,無論是高或低複雜度的工件都能加工;惟若遭遇小批量客製化生產時,就只能以部分自動化來加工高複雜工件。」因此,針對小批量客製化加工,必須特別具備高度彈性。透過在廠內數位化排程,有效減少從辦公室或外部刀具、夾治具、工件設定,到機器流程中間重覆路徑的次數、時間,以有效管控生產流程。若在製造過程中產生突發狀況,生產計畫也應該盡可能在最短時間內重新調整及排程。「在資源有限的空間與時間條件下,提供正確數據即為關鍵因素。」


但他也坦言:「現階段主要面臨的挑戰,是很難從CNC控制器取得CAD、刀具庫、程式碼、夾治具、工程圖面、材料特性等數位資料。」針對客戶小批量彈性加工,TNC控制器應有效整合Automation、Intelligence、Information共3方資訊,以確保生產過程流暢。達到數位資訊傳遞無紙化,以快速排除意外變化、準確彌補CAM加工不足的表面品質。


為滿足工業4.0時代對於客製化及彈性製造要求越來越高,海德漢還提出「串聯加工」解決方案,以便於使用資料,達成數位化流程,既節省作業時間也更透明。所提供的工具包含:遠端桌面管理員Remote Desktop Manager、延伸螢幕Extended Workspace,以及HEIDENHAIN DNC、生產監控軟體State Monitor


數位化串聯加工 滿足少批量彈性生產需求


其中,在垂直整合時選配「遠端桌面管理員功能」,即可搭配IPC,通過區域網路,直接使用外部PC的系統資源,實現於TNC控制器上使用一具或是更多搭載Windows作業系統的PC應用程式,包括CAD/CAM軟體、生產計畫系統,或能直接收取Email、使用ERP/MES程式等,讓使用者快速又方便地發揮數位化、智慧化整合的最大效益。Thomas Gsodl進一步指出,因應串聯加工須能聯網使用,TNC控制器內建Firefox瀏覽器,允許使用者透過網際網路存取、溝通資訊,即可使用ERP、PDA、MES等Web-based程式;進而透過網頁、行動裝置瀏覽機台生產效率,取得刀具、訂單管理資訊,制定保養計畫。如使用者可通過網路直接與訂單處理部門連線,編輯與訂單相關資訊,如在MES/ERP介面顯示作業完成訊息而節省時間。


且當使用者可直接從TNC控制器開啟CAD/CAM所需資料時,也能向所有過程參與者發送反饋訊息,包括製程中有關切削數據,以及接下來進給設定的變更。在進行「整合工程」時,針對資料整合應用,TNC控制器與CAM軟體溝通已成未來趨勢,尤因為串聯加工讓生產流程更透明順暢,可用於控制器管理刀具壽命。CAM軟體則能取得工件原點的表格,產出程式;得知機台行程範圍限制;並自動產生NC-code,傳送到控制器。現也有越來越多CAM軟體商將存取TNC控制器資料,列為主要功能之一。


如今還加入了「延伸螢幕功能」,讓使用者不必受限於螢幕太小,而須頻繁切換TNC執行程式與IPC生產管理畫面。現在只要透過Ethernet連接第二台螢幕與控制器,再經TNC操作系統將之設定為附加螢幕,就能在TNC控制器保留原有執行程式,並延伸顯示生產流程與資訊,於第二螢幕上開啟PDF、3D數據、DXF文件或遠端桌面管理員,讓使用者一目瞭然,同時處理機台與訂單管理流程,提升整體作業效率。另承襲海德漢親近使用者的風格及優異的性能,首度推出TNC 620/TNC 640觸控面板控制器。讓使用者可以使用熟悉便捷的方式進行多點式觸控式面板操作,具有堅固耐刮、防反光、允許使用手套操作及偵測掌心等特色。


至於HEIDENHAIN DNC,則只要使用者開啟選配的#18指令,就能允許TNC控制器與外部PC溝通資料,包含蒐集機器及生產資料系統(MDE/BDE)、工作和刀具管理資訊都傳遞到外部裝置,才能進一步利用。對於具有自動裝載設備的應用或機器人,都能透過DNC介面提供的功能,協助實現智慧工廠。藉此實現機台與製造IT系統的垂直整合,提高製造透明度,即時支援訂單管理,具有足夠彈性完成少批量訂單。


經此串聯加工後,使用者將能先提供廠內機台已調整好的切削進給等資料,以執行加工程式。導致加工時間比初始計劃快速,確保工件成品可更快速從機台移出;並通知出貨部門,好讓產品更快準備完成,避免流程鏈內未知的阻礙而快速出貨,提供更多計劃其他訂單的空間。


TIMTOS結合實機參展 展現智慧製造解決方案


在今年參加TIMTOS發表的智慧製造解決方案,包含利用該公司開發語言套件RemoTools SDK及相關資料庫、範例及程式碼,可讓使用者在Windows環境開發客製化PC生產監控軟體工具StateMonitor,得以在生產過程中輕鬆讀取機台數據的整合介面。Thomas Gsodl表示,如過去進行外部刀具量測儀器和設定,都須以手動輸入,難免出錯。現在則能經自動量測後,直接輸入控制器刀具表,達到全自動化省時目的。還能用來提供虛擬控制器的所有資訊,加上RemoteTools模擬切削而提高成功率,減少試誤浪費的時間。


且由於State Monitor屬Web-based軟體,只要輸入IP即可透過網路瀏覽器連線,不會受到時間、環境、器材影響,可協助使用者檢視並取得所有生產資訊;使用HEIDENHAIN DNC的API,讓軟體開發人員存取TNC控制器資料。StateMonitor還能快速瀏覽並蒐集機台生產資訊,經由監控機台狀態、偵測進給百分比設定及使用歷程等數據,來評定機台可利用率及稼動率;若在夜間無人時停機,也能透過e-mail、SMS傳訊通知適當人員;並於不同機台匯出CSV、PDF等檔案格式,可提供End User自行開發或特殊的軟體分析或評估應用。


在現場共連線控制包含2台五軸加工中心機在內的5具海德漢控制器,展示其讀取機台生產相關資料、快速瀏覽機器狀態、監控機台稼動率;檢視與評估在不同時段機器間的狀態歷程、Email傳遞指定機台的異警訊息、匯出生產資料等強大功能。Thomas Gsodl表示,該軟體現仍與德國及世界各地客戶密集合作回饋需求,以提供更符合實務要求及效益的機台監控項目及軟體功能,預計在今年EMO展後上市。適用於尚未培植自有IT程式開發人員的台灣中小企業直接使用;若客戶有能力自行開發,也能透過該公司所提供之開發套件,設計差異性的客製化介面。


此外,考量工業4.0智慧機台的必要條件,就是要在單機上整合加工與量測製程。海德漢也在搭載TNC 640控制器及ETEL TMK高轉速/高扭力直驅馬達的銑車複合加工中心機上實際展示控制器內建的3D曲面量測功能,只須透過對話式量測循環指令Cycle 444,就能指定待測工件於空間中的任一定點;並藉由該公司新款接觸式探針TS 460量測,讓單機也能完成複雜量測,提升機台智慧等級與附加價值。


同時發表ETEL 高速高扭力轉定子TMK及新一代性能加強的TMB+五軸直驅馬達,提供機械製造商更多元選擇及資源。並於世貿一館發表該公司高精度編碼器、智慧型檢測儀器,以及高效率切削解決方案:動態精確,在主軸轉速不變狀態下,滿足高精度及品質要求;動態效率,提高機台重切削能力與材料移除率,在現場搭配TNC 640控制器的五軸加工中心機上,展示智慧量測功能。


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