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经AOI搜集全制程资讯 加速传产数位化转型
机械视觉加值AI创新应用

【作者: 陳念舜】2020年10月07日 星期三

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回顾台湾传统光学与自动机器视觉(AOI)检测厂商重要的分水岭之一,便在於2006年iPhone问世以来,促成相关AOI业者必须开发专属设备快速全检来料,以确保品质一致。并随着工业4.0智慧制造潮流推动下,不仅可藉此检测产品尺寸、瑕疵之馀,还要针对每个生产步骤检测并搜集资讯,纳入AI加值应用。


目前所称「自动光学检测(Automated Optical Inspection;AOI)」,系指可利用非接触式检查方式,在制程中取代人工目检半成品的代表性做法。高精度光学影像检测系统包含光源、光学镜头,以及定位量测、光源照明补偿、影像处理识别等技术,透过光学系统来取得成品的表面状态,再藉电脑影像处理技术来检出异物或图案异常等瑕疵。


自90年代(1996)从台湾大学育成中心独立出来创业的智泰科技公司董事长许智钦表示,当时该公司不仅利用其掌握3D形状/尺寸光学检测的技术背景,推出3D雷射扫描仪/照相机等高性价比产品,率先切入中国大陆市场;即使2002年遭遇网路泡沫冲击,仍持续利用2D/3D检测技术,开发手自动2.5D影像量测仪,并藉着快速反应的售後服务,满足在地工厂立即变更设计需求。到了2008~2009年金融海啸期间,促使各国产业转型之际,更加码投入发展2D/3D瑕疵检测技术,开发客制化尺寸、瑕疵检测设备,再经过专案评估设计,快速反应制作样机,累积与各大厂合作开发的丰富经验。


尤其是在2006年革命性产品iPhone问世之後,由於苹果公司(Apple)为了管理旗下庞大供应链体系,所以要求组装代工厂的来料皆须经过全检,以确保品质一致。智泰科技也开始积极整合所有光学检测技术,发展可快速全检的专属设备。加上2016年Alphago以人工智慧(AI)的Deep learning技术,击败人类围棋棋士,利用此技术可??克服高反光、透光材质等瑕疵检测技术的一大瓶颈。智泰科技再趁机发展结合AOI+AI的「SI」技术,并推出一系列3D内外部瑕疵/尺寸检测设备,以撷取正确影像数据分析来判定品质及智能化生产,迈向无人化工厂。



图1 : 智泰科技未来还希??能先於台湾总公司建立如何搜集、辨识瑕疵的模型,,接着再扩散布署到世界各地工厂,以实现「线上学习,线上使用」的目标(source:智泰科技)
图1 : 智泰科技未来还希??能先於台湾总公司建立如何搜集、辨识瑕疵的模型,,接着再扩散布署到世界各地工厂,以实现「线上学习,线上使用」的目标(source:智泰科技)

另随着近年来工业4.0智慧制造趋势崛起,对於产品品质的全检要求越来越高,还要求纳入每个生产步骤检测及搜集资讯,智泰则对应开发模组化检测设备,以确保可安装在每处工作站来管控品质、搜集资讯;进而整合30年来经验与AOI+AI技术,发表最新SI套装软体。


许智钦坦言,目前制造业在导入AI过程里,发现其普遍缺乏Domain knowledge问题,又以传统产业最为严重,所以该公司现正积极推广此诉求可满足所有产业所需的AI工具套装软体,除了依图像辨识为主,期??让现场品管、作业员都能轻松使用AI科技;未来还希??能先於台湾总公司建立如何搜集、辨识瑕疵的模型,发展Machine learning/Deep learning等加值应用技术,接着再扩散布署到世界各地工厂,以实现「线上学习,线上使用」的目标,节省大量训练、教育的时间与成本。


期待最终落实AI「标准化」之後,即使业者透过不同AOI检测设备取得的图像、模型均可交换使用,只要懂得使用dll.标准函式库即可。所以智泰科技也开始投入培育大量研发光学检测人才,掌握AI所需足够数据;再提供诸如自动化系统整合商、设备制造业者,甚至是同业竞争对手所需标准软硬体工具与介面


盟鑫结合机器视觉 提升品质及生产管理能量

值得一提的是,除了前述最早一批在台湾引进或推进AOI科技成长的3C电子代工或高科技产业之外,继国际工业4.0浪潮带动智慧机械、智慧制造等政策以来,也开始有传产金属加工业者积极加入数位化转型趋势。


如盟鑫金属位於向来有「国境之南」之称的屏东县枋寮乡,虽然常被认为在台湾倾向高科技产业的政策辅助或吸纳人才方面屈居劣势,却在创立之初便完全依照日规JIS K 6744标准设计产线,并在大陆市场产能崛起之後,决定舍弃大众化标准品,走向精致化、客制化路线,生产一般/高级/家电、SMP及PVDF等多层次烤漆,与各种色系的PVC、FDA21 PVC、PET/PVC、PVF贴皮钢板(不锈钢、铝板)等客制化覆膜、烤漆、印纹钢品,率先成为东亚地区唯一具有双面贴皮能力工厂,且通过杜邦公司认证及授权生产PVF贴皮产品的公司。


在2008年金融海啸期间,由总经理高孟志、??总经理高孟聪临危接班後,俩人即专注於「大厂不愿做,小厂不会做」的客制化机能与美学钢品市场。相较於其他国内外竞争对手,该公司的核心竞争力,主要来自於「高度客制化弹性」、「涂料高分子配方研发」、「Hybrid绿能前瞻制程技术」及「内部管理系统」,并先後获得经济部颁发小巨人奖(2017)、创新研究奖及国家品牌玉山奖(2018)。


高孟聪指出,由於该公司早期便导入ERP系统取代手写表单,致力於数位辅助管理及制造,使之面对外在大环境适应度高且市场讯息变化反应较为灵活,辅以智慧制造中收集的各项叁数作为客制化产品的数据分析及图像化呈现。「当时甚至由他亲自带着公司的MIS人员到各部门了解一步步生产流程,认知唯有公司上下齐心致力,才能成功数位化转型。」高孟聪说,未来该公司还将导入独力开发的生产线2.0系统、自主设计表单,来增强生产产现场的各项即时数据呈现及预测提醒功能,预期能提高产品良率并降低生产时的各项风险。


且因为追求多元化产品开发与一条龙式服务,造成管理及制程上的复杂性变化,高孟聪认知唯有深植管理,才得以克服客观环境限制的障碍,所以初期积极投入管理系统建构作业,即推动包含目标管理、品管圈、流程认证、共识营、成果发表会等各类管理系统与活动。从而荣获全台首间民营钢铁卷板类ISO 50001:2011能源管理认证厂、ISO 9001:2008品质管理、TTQS人才发展管理,与自建SAP+MSM即时资讯管理四大系统。



图2 : 2018年盟鑫金属偕高雄科技大学产学合作,开发「覆膜钢板金属加工智能检知系统」将检出瑕疵经自适应光线补偿处理,并取得多项国内外专利认证。(source:盟鑫金属)
图2 : 2018年盟鑫金属偕高雄科技大学产学合作,开发「覆膜钢板金属加工智能检知系统」将检出瑕疵经自适应光线补偿处理,并取得多项国内外专利认证。(source:盟鑫金属)

2018年更偕高雄科技大学产学合作,开发「覆膜钢板金属加工智能检知系统」,在该公司专业PVC贴皮及烤漆生产线上结合AOI科技的「光学照明取像设备」,系针对覆膜钢板金属加工色系与材质繁多特性,主要先针对大宗生产的白色、高光白、米黄三色系,挑选最隹组合之取像设备与镜头;接着利用「覆膜钢板金属影像前处理/瑕疵检出」技术,依所设定光源强度与演色性及影像撷取界面叁数,以撷取至少一张覆膜钢板影像,再连接至演算法则及後处理单元;交由云端智能瑕疵检测技术,辨识经自适应光线补偿处理之覆膜钢板影像,建立完善品质缺陷大数据库,以利将检出瑕疵经自适应光线补偿处理,现已达成刮痕瑕疵检出长(宽)度0.5 cm以上、凹凸点瑕疵检出高度0.3 cm以上目标,并取得多项国内外专利认证。


除了提升现场品质检知、预诊能力之外,同时希冀建立生产履历;再藉由系统管理,将「节能减碳」、「品质第一」、「人才永续」、「即时动态管理」等概念深化至公司内部各个角落。高孟聪表示,如今该公司数位转型历程已从最早期的单机作业,进展到内部网路为主的微型资讯系统,到了目前已由盟鑫自主开发成为单一介面,完整统合盟鑫各部门全流程的MSM即时动态资讯智慧管理系统。不仅藉高度客制化,以迎合盟鑫产线生产流程及相关人员教育训练;同时可提供产线、产品、品质及客户等现有已运作资讯模组,以及产能与用电量分析、品质缺陷统计报表等视觉化数据分析功能。


结语

等到内部生产管理系统都改善得差不多之後,企业也就能顺势更有竞争力新品。针对近年来美中贸易战火未歇,造成全球经济区域化潮流,盟鑫金属因致力於欧美高端特殊应用市场,除了已规划投资成立美国生产据点,可快速精准掌握当地市场变化;并藉台湾生产基地转型为研发中心,结合政府及学术界资源,培育在地人才,不断开发新型利基型应用产品。



图3 : 等到内部生产管理系统都改善得差不多之後,盟鑫金属也就能顺势更有竞争力新品,开发适地适材适用的多元化异材质结合钢品。(source:盟鑫金属)
图3 : 等到内部生产管理系统都改善得差不多之後,盟鑫金属也就能顺势更有竞争力新品,开发适地适材适用的多元化异材质结合钢品。(source:盟鑫金属)

即使今年疫情从亚、欧、美洲蔓延全球,正经历一场前所未有的产业链及供应链断链及重整危机,在变化日益剧烈的市场变化之下,尤须精准掌握市场趋势并缩短新产品研发制造时程。该公司现也透过传统商社结合数位行销的方式找出潜在客户需求及市场,协助客户端从研发、实验、试?、生产、品管服务一条龙作业,解决客户在用钢等金属材料上的需求与困难,应用於各种场域环境,开发适地适材适用的多元化异材质结合钢品。包含:


1. 抗菌皮膜覆膜钢品,率先建立医院及医疗院所建材的标准规范,目前实验室已通过国家发明专利-抗菌皮膜/金属复合技术,并通过国家级SGS实验认证,可有效抑止金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌、抗药性金黄色葡萄球菌MRSA。


2. 环保型防腐蚀涂料F320,系因应近年来为了大幅降低碳排放,国内外科技大厂纷纷从传统的化石燃料,转型使用再生能源。盟鑫金属也为此开发环保型防腐蚀涂料,大幅延长太阳能钢构支架的使用年限。


**刊头图(source: chernger.com)


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