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台制数控系统有成 聚焦客制化商业模式2
 

【作者: 陳念舜】2019年05月09日 星期四

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图1 : 台制CNC控制器虽然经过多年推广,却始终囿於无法完全掌握驱动器、马达等系统整合与售後服务能力,难以切入全球市场规模较为庞大的切削加工应用市场。
图1 : 台制CNC控制器虽然经过多年推广,却始终囿於无法完全掌握驱动器、马达等系统整合与售後服务能力,难以切入全球市场规模较为庞大的切削加工应用市场。

台制CNC控制器虽然经过多年推广,却始终囿於无法完全掌握驱动器、马达等系统整合与售後服务能力,难以切入全球市场规模较为庞大的切削加工应用市场。反观成型加工领域,则因为要求少量多样生产及客制化,可??成为台湾控制器厂商的立基点。


虽然2017年台湾机械业顺利突破兆元产值,维持全球工具机生产及外销大国地位,但面对中国大陆及欧、日系工具机业者已分别由高低两端市场急起直追,皆促使台湾厂商仍须积极研发制造,力求补足无头产业的关键核心CNC控制器技术;或透过扩增应用加值,投入非传统切削加工领域,加速研发制造如3C、汽车精密模具产业所需的放电、线切割,甚至是性价比更高的高速复合加工成型机种。


其中线切割加工机主要应用於金属及高精密模具产业,只要是可以导电的材料皆能加工,并无硬度或形状上的限制,足以克服传统钻、磨、车、铣削加工的刀具盲点。但目前全球市场主要受到日本及瑞士厂商长期把持,台湾厂商要想单纯凭着提升机器性能与精度超越的难度极大。直到如今由工业4.0潮流下带动的少量多样、客制化需求增加,台厂或可经提供相关智慧制造机台或解决方案来打破现状。


舜鹏突破线割核心 聚焦非传统加工领域

台湾放电加工机和线切割机龙头厌鸿机电公司,不仅因为第一代领导者具有深厚技术出身的背景,加上早期受制於FANUC不愿开放相关技术,而於1991年率先引进工研院自制PC-based控制器、合作开发线性马达,进而成立关系企业舜鹏科技公司,专责开发完整数控系统整合解决方案。


舜鹏科技公司??总经理陈楝梁表示,由於成型加工过程更为客制化,稼动率不高且频繁换线,导致自动化成本居高不下,相关规格、标准化流程都掌握在终端客户手中。目前该公司仍持续协助台湾工具机厂商自制成型加工所所需CNC数控系统,并突破以往仅专注於线切割的核心限制,期??加入其他非传统领域、复合加工机创新应用的成长动能。



图2 : 舜鹏科技持续协助台湾工具机厂商自制成型加工所所需CNC数控系统,并加入其他非传统领域、复合加工机创新应用的成长动能。(摄影/陈念舜)
图2 : 舜鹏科技持续协助台湾工具机厂商自制成型加工所所需CNC数控系统,并加入其他非传统领域、复合加工机创新应用的成长动能。(摄影/陈念舜)

该公司自行开发的五轴同动PC-Based控制器软硬体,除了有别於进囗FANUC、Siemens、海德汉控制器产品,若增加I/O或部份功能,还要长期与供应商沟通协调,得以大幅降低成本及维修难度。还因为充份掌握制程,可在最短时间内快速执行设计变更,进而加装A/B摇篮式第四、五轴,具备多轴加工能力。


搭配专为厌鸿智慧高速加工机App系统的CIAS HMC软体,其透过云端建立的全方位物联网模组包含:管理、智能加工、节能及温度管理、耗材及保养等,所有资讯皆可经过手机远端监控瞬间消耗功率、加工速度,方便客户了解机台加工状况,有效管理工作及能源;当机台异常或故障时自动发出警告信号,通知快速换修;并透过控制器分析的智慧型诊断能力,即时分析各机台加工状况,或回传机台使用讯息,提高工作效率与方便性。


且因应近年来市场对於TFT-LCD、LED模具、医材、航太、汽车等应用领域需求急速扩张,大型化与曲面、复杂工件增加,将同时增加对於模具及其加工所需的高精度高速加工中心机需求,部份制造厂商已开始改变X-Y-Z直线传动轴结构,从传统滚珠螺杆为线性马达定位,少了因为长期接触导致磨耗及产生背隙,延长使用寿命。


厌鸿由於采用自制高推力线性马达,只需进囗产品成本一半以下,大幅降低制造及维护成本;导入高解析度光学尺,进行全闭??路伺服控制,搭配主轴气压平衡装置,实现高反应性及高精度定位,提高加工精度与稳定度。


为了与国外线马高速加工中心机有效区隔,厌鸿近年来也陆续发表全球首创高速铣削放电复合加工机,以及新一代具自动穿线系统的智能化线切割机,独家报名今(2019)年台北国际工具机展TIMTO研究发展创新产品竞赛两大奖项,均由舜鹏负责开发CNC数控系统。


台达善用数控系统优势 满足机联网可视化需求

全球工业自动化大厂台达自1995年首次推出交流马达驱动器以来,所提供智慧制造的整体解决方案,包含从最基础的设备自动化、产线自动化整合设计、设备联网数据采集,到制造执行系统对制程、品质、设备、物流管理监控,有效稳定生产,达到工厂设备效率最大化。


再结合AI智慧与大数据的分析,达到制程优化与能源资讯透明化等效益,全方位整合旗下工控产品、软体和系统方案,打造贯穿工厂、制程、机台的智造模式,以一应俱全的数位工厂实现标准化、少量多样、客制化生产。



图3 : 台达展出全新超音波加工解决方案,系藉由整合该公司CNC数控系统,搭配最新的超音波产生器;并以DMCNET高速通讯运动网路系统串连,可於加工过程中即时调整并维持刀具振动频率。(source:台达)
图3 : 台达展出全新超音波加工解决方案,系藉由整合该公司CNC数控系统,搭配最新的超音波产生器;并以DMCNET高速通讯运动网路系统串连,可於加工过程中即时调整并维持刀具振动频率。(source:台达)

在今年TIMTOS台达还特别整合自家CNC控制器、伺服驱动器、主轴马达等关键产品,搭配自行研发的DMCNET高速通讯运动网路系统,展出可满足工具机客户对於机联网、数位化、可视化监控等需求的自动化软硬体解决方案,包含:


1.车床数控系统解决方案,利用台达CNC车床控制器稳定高效能的嵌入式硬体设计,可在加工前可预览加工路径,并以手轮模拟操作,确保进刀准确性,满足高速高精的机械切削加工需求;


2.OPEN CNC解决方案采开放性架构,可让客户依产品应用需求,弹性选择台达公版人机介面;或透过API架构与乙太网路,以台达OPEN CNC控制器整合到自行开发的客制化应用平台,打造高度灵活的CNC控制系统;


3.CNC加工机解决方案,以台达CNC控制器执行多工处理,提升加工运作性能。藉其内建32位元高速双CPU,能让用户透过CNC Soft软体工具,便於开发及管理客制画面,适用於各种CNC工具机。


同时结合客户机台动态展示多项智慧精密工具机方案,其中全新超音波加工解决方案,系针对5G 手机外壳复合及硬脆材料,如陶瓷、玻璃、蓝宝石等铣磨加工需求,藉由整合台达CNC控制器、主轴伺服驱动器及交流伺服驱动系统,搭配最新的超音波产生器,驱动主轴及刀把;并以台达DMCNET高速通讯运动网路系统串连,可於加工过程中即时调整并维持刀具振动频率,大幅减少加工过程刀具负荷,提高加工精度与速度,为客户提升切削效率及加工品质。


专为成型平面磨床开发的3D CAD/CAM软体,以展示台达智慧高精度加工的智慧制造整合实力。与众程公司合作开发的动态平面磨床,系透过台达CNC控制器控制台达变频器驱动砂轮,搭配自家伺服系统,高精度全闭环控制,配线简单并兼顾精度与速度。采用前加减速架构,有利於模具生产与机械零件加工制造。结合全新开发的行业加工专用CAD/CAM软体,简单、直观引导式的操作界面,可一键生成加工路径,并以3D动态模拟研磨修砂过程,多种研磨以及修砂方式的应用,提供使用者快速上手的全新体验。


台达机电事业群总经理刘隹容表示,今年展出的CNC解决方案全面整合该公司自主研发生产的关键产品,并结合工业物联网技术以及监控可视化平台,以灵活提供不同市场需求的方案,既协助国内外工具机客户智慧化升级,更善用台达全球布局优势,加速拓展全球业务。


例如:针对印度市场开发简易触控式CNC车床,满足当地加工件少量多样、方便操作、快速上手的需求;於土耳其则提供建筑铝材、石材加工机械完整解决方案;南韩工具机客户更透过台达全球绵密的经销与售服据点,在越南销售搭配台达CNC方案的设备,摒除在地售後服务与维修的不便。


今年台达展位最大亮点,还有以20面55寸电视墙拼接而成的智慧制造设备互联监控平台,以完善机联网架构串连智慧加工机台及管理系统。经实际连线至展会现场,与众程、堡丰、全量、胜杰等机械业者合作展出的动态机台;再透过远端监控呈现合作夥伴机台的即时运作资讯,并将机台运作数据以大型电视墙即时呈现,达成设备互通标准化,资讯透明化、数位化的高效智慧机台管理目标。


台厂结盟接轨国际 创新商业模式

此外,根据市调机构MarketsandMarkets的资料显示,全球智慧制造市场规模预计到2023年将成长至2,990亿美元,2018~2023年的复合年增长率(CAGR)为11.9%,促成制造业希??导入IIoT技术,提高生产效率、降低成本,推动智慧生产提高竞争力。


在今年TIMTOS宣布组成「智慧制造联网数据加值产业联盟(SMDVA)」之後,透过该联盟开发「智能化工具机软体整合标准」,系采用国际IIoT主流标准OPC UA,既能让不同工具机与上层监控系统以共同语言来交换资讯,彼此联网以进行直接双向沟通。


进而显示与搜集不同机台的联网资讯,如机台名称、即时运作状态和实际叁数/压力/温度等,省去人工输入叁数排程的繁复手续,有助於机台自动智慧叁数调校与优化,提升制造效率和品质,以因应新世代少量多样的订单需求。


再经过叁考德国工具机制造公会标准(OPC UA Information Model for CNC Systems,VDW),由联盟及台湾业者合作开发出资讯模型之後,将得以让外销导向的台湾工具机产业接轨国际标准,抢攻海外销售市场。


新代科技公司总经理蔡尤铿表示,随着「智慧制造」的趋势在近年蓬勃发展,如何让机器设备「聪明」及「有弹性」,已成为制造业中最热门的主题,将仰赖设备联网如何取得大数据及分析技术,尤其迫切需要制订共通资讯模型,及建立应用生态系。



图4 : 由工研院连结产学能量组成的智慧制造联网数据加值联盟,展出工研院NIP平台和研华Wise Paas平台等联盟推动智慧制造联网成果。(source:工研院)
图4 : 由工研院连结产学能量组成的智慧制造联网数据加值联盟,展出工研院NIP平台和研华Wise Paas平台等联盟推动智慧制造联网成果。(source:工研院)

成立智慧联网联盟的连结和成果,就是希??可以补足「共通资讯模型」的不足,让沟通标准化并接轨国际。加上因为台厂中小企业众多,开发能量相对分散,经过建立「应用生态系」吸取国际经验,并透过联盟整合产学研发挥综效,将有助於台湾智慧制造的整体应用水平快速向上提升。


目前联盟免费开放业者使用「智能化工具机软体整合标准」,并预计将先由工具机控制器商开始试用,再逐步推广至下游的工具机业者,目前工具机控制器厂商新代公司已导入此标准,并结合研华WISE-PaaS平台,期许藉此提升生产效益,快速迈向工业4.0。


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