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注入德系基因循序推进 CNC数控驱动工业4.0
 

【作者: 陳念舜】2017年06月22日 星期四

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面对接踵而至的第四次工业革命(工业4.0),产业供应链开始朝向水平、垂直整合发展,各国政府也竞相以智慧化为核心,发展出具备适应性,支援高效率、人因工程的智慧工厂;进而贯穿商业夥伴的企业价值流程,创造产品与服务客制化的生产力,已成为国际竞争抢单关键。台湾政府现也大力推动智慧机械创新产业方案,但为免再度沦为「无头产业」之讥,CNC数控系统尤应扮演关键角色。



图一
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适逢2017年台北国际工具机展(TIMTOS)率先以环绕工业4.0智慧生产为主轴来设计论坛,邀请西门子、博世力士乐公司等国内外专家主讲,注入德系基因,将有助於台湾厂商因应此产业转型,掌握自主技术和国际竞争力的关键时刻。


台湾西门子数位工厂与制程工业暨驱动科技事业部总经理郑智峰便以「如何迈向未来智慧机械」为题指出,即便是德国工业4.0发起者之一的西门子公司(Siemens),也将智慧机械定义於未来,而非现在。自从2011年汉诺威自动化工业展首度提出工业4.0策略以来,已掀起各国政府竞相投入的热潮。西门子也根据近年来搜集客户反??资讯,发现未来智慧机械应具备功能包括:机联网Internet of Machine、嵌入式感测器Embedded Sensors、先进加工制造能力Advanced Machining、绿色机械Green Machine、管理检知能力Quality Management、智慧化系统Intelligent Systems。


西门子聚焦3大主题 展示数位化解决方案


尤其提升生产效率、缩短产品上市时间、增加生产弹性并维持良好生产品质为工业界迈向工业4.0的4大目标,但如何快速有效藉由数位化技术的导入生产,将成为制造业脱颖而出的关键。在今年TIMTOS便以「数位智造,启动未来」为主题,试图透过零件加工的制造流程,展示出工业4.0中的虚实整合,弹性制造,RFID自动识别,工业机联网及IOT的整合应用。藉此数位化的创新整合技术,将能有效整合CNC加工生产制造环节,改善加工业者生产效率,大幅缩短产品上市时间;并搭配控制器内部的最隹化加工科技,无论在航太、汽车、3C、医疗、模具或是零件加工领域,都能轻松提升制造品质与生产力,加速业者乃至於整体产业的智慧升级。


该公司以数位化解决方案为核心,除了可配合Cloud、Operating Services、Data Security发展,并聚焦在以工具机制造的3大主题,将使用工具机生产制造的零件草图,迅速扩展到操作及生产最隹化层面,分为:建构(Bulid)、操作(Operate)、生产最隹化(Optimize)。期待藉此数位化平台带来的种种应用的可行性,开拓了全新的商业潜能。「然而,只有数位化概念并不够,优良的工具机需要正确的自动化科技。」西门子指出,搭配SINUMERIK,始可为每一种产业的加工件提供理想的平台与解决方案。


SINUMERIK数位智造平台 提供理想的平台与解决方案


其中,针对「建构」主题,将涵括从设计到生产零件完成,必须纳入智慧元素,以兼顾快速而有弹性。透过直接采用SINUMERIK CNC核心的模拟控制系统SinuTrain,可在CAD/CAM图档程式传输至真实机台前,先通过1:1的模拟操作介面及完整3D模拟验证,轻松完成加工准备;再经旗下NX软体,实现模拟工具机与工业机器人的最隹软硬体整合,以连结虚拟机台模型与SINUMERIK系统的真实控制技术,大幅减少了生产制程的试误过程,确保产线配置的最隹化。


「操作」主题,则试图利用数位化企业平台,让所有数位化资料在整个生命周期被灵活应用,将智慧机械整合至生产制程,达到真正水平与垂直整合。如Run MyRobot从最简易的机器人自动化到最高阶的机器人加工应用整合,皆可经SINUMERIK一手包办;并利用SINUMERIK 840D sl的多核心处理器技术,进行车/铣削、研磨到雷射加工应用,乃至於齿轮及多重加工,满足高效及高生产力的CNC加工需求。


现场并展示以永进五轴加工机搭载SINUMERIK 840D sl控制器,透过最符合人性的操作界面,搭配RFID自动识别系统,让加工机台更智慧更有效率;Smart Operation包含创新的触控与智慧操作、以动画导引的加工技术编程,再加上可自由扩充的CNC记忆体,让操作员在工具机享有最高便利性,树立高效工具机操作的标准;进而利用SINUMERIK MDynamics、Top Surface等先进的操作技术、独特的循环程式,解决CNC铣床加工表面问题,兼顾最高的速率、精密度,以及最隹的表面品质。


「最隹化」主题,要让未来智慧机械性能、产能表现更隹。有赖於机电整合数位化分析後,可清楚预测机台表现,而不必等到加工完成後才开始改善,得以在虚拟阶段便完成各种分析,大幅减省材料和时间。西门子将聚焦於持续打造最隹机台与产能,透过工业用积层制造解决方案,可无缝接轨CAD/CAM生产加工链、SINUMERIK 840D sl控制器的五轴与积层制造技术,整体提升先进制造工具机性能与竞争力;同时结合SINUMERIK Integrate具有的即时远端监控与产线机台数据分析,实现数位化全厂管理与提升加工生产力;搭配Ctrl-Energy有效能源管理解决方案,於机台设计阶段进行能源管理最隹化,减少待机时耗能。


此外,由原厂认证服务据点提供快速叫修、即刻除错等完善的客户服务,延长客服时间至晚间8点,将能为机台及早做好准备。西门子针对台湾工具机内需市场,还提供控制系统及人力3年保固;并协助客户改造驱动器与马达等生产机器定期保养与更换元件作业,完成现代化生产系统,解决维修困难等种种问题。


郑智峰表示,该公司将提供机械制造商、制造公司工业软体和自动化科技的整合性投资组合,以支援其客制化数位生产之路。他强调:「工业的数位化并非是一种革命,而是一种演进。」只有透过经验所辅助的进化过程,才可进一步发展经由数位化带来的机会;同时利用持续的创新,将风险维持在可控制的经济和技术条件限制之中。唯有使用成熟的科技,做为前瞻性及创新设计,始可称为成功的生产数位化。


博世力士乐方案 身兼供应商与实践者


在TIMTOS高峰论坛次日「汽车制造业变革」场次,率先登场的台湾博世力士乐公司工厂自动化协理陈俊隆表示,博世集团(Bosch Group)2015年营收达706亿欧元,60%来自汽车制造相关技术、40%归功於工业、能源及建筑技术与消费性产品贡献。旗下的力士乐公司(Rexroth)则负责驱动、控制部门,服务对象不限於母集团Bosch,还有其他机械业。「强调在工业4.0进程里扮演双重战略角色,既是卓越供应商,也是领先的实践者。」


目前不仅博世本身的IoT云端服务,可分别因应中小型或大企业不同需求。还以自主开发的CNC数控系统的软硬体为核心,提供多面向、具连贯性的工业4.0解决方案,涵括:


1. 从底层感测器到最上层云端;


2. 从单一技术到跨领域解决方案;


3. 从全新工厂设置或旧工厂改造;


4. 从单一机台到连网的整条产线;


5. 从简单元件到整厂输出解决方案Turnkey。


海德汉控制器 协助打造智慧机台


值得一提的是,专业CNC控制器大厂海德汉公司(HEIDENHAIN)虽未叁与高峰论坛,但在今年TIMTOS叁展主题,也因应工厂人员与机台间适时适当的讯息沟通,将是未来实现德国工业4.0的必要条件,诉求将协助台湾工具机制造厂商打造智慧机台,并提供终端使用者许多增加生产效益的解决方案。


其中,智慧制造解决方案系利用该公司开发语言套件RemoTools SDK,撰写完成PC生产监控软体工具State Monitor,并在现场连线控制包含2台五轴加工中心机在内的5具海德汉控制器,展示其读取机台生产相关资料、快速浏览机器状态、监控机台稼动率;以及检视与评估在不同时段机器间的状态历程、Email传递指定机台的异警讯息、汇出生产资料等强大功能。


海德汉公司经理傅彬豪表示,该软体现仍与德国及世界各地客户密集合作回??需求,以提供更符合实务要求及效益的机台监控项目及软体功能,预计在今年EMO展後上市。适用於尚未培植自有IT程式开发人员的台湾中小企业直接使用;若客户有能力自行开发,也能透过该公司所提供之开发套件,设计差异性的客制化介面。


远端桌面管理员功能Remote Desktop Manager,则可直接使用外部PC的系统资源,实现於TNC控制器上使用一具或是更多搭载Windows作业系统的PC应用程式,包括CAD/CAM系统,或能直接收取Email、使用ERP/MES程式等,方便控制器使用者并发挥最大效益。


另考量工业4.0智慧机台的必要条件,就是要在单机上整合加工与量测制程。海德汉也在搭载TNC 640控制器及ETEL TMK高转速/高扭力直驱马达的铣车复合加工中心机上,实际展示智慧量测解决方案。包括内建3D曲面量测的功能,只须透过对话式量测循环指令Cycle 444,就能指定待测工件於空间中的任一定点;并藉由该公司新款接触式探针TS 460量测,让单机也能完成复杂量测,提升机台智慧等级与附加价值。


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