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台灣智慧製造發展簡介

彭達仁

智慧製造技術組

智慧機械科技中心

Copyright 2016 ITRI 工業技術研究院

產業界的挑戰與目標

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產業界的挑戰

• 1.工資上漲

• 2.社會勞動保障要求

• 3.產品生命週期縮短

• 4.全球化競爭

• 5.多元化的客戶需求

• 6.原物料成本提高

• 7.能源短缺

• 8.綠色製造要求

產業目標

• 1.快速可靠的產品交付

• 2.柔性/彈性化生產方式

• 3.低成本

• 4.高品質

人口問題：出生率逐年下降，勞動人口由2017

年開始逐年遞減，與人均產值面臨關鍵轉折點。消費型態的變動：消費者追求個人化，大量生產模式將由少量多樣客製化型態取代，對製造業產生衝擊。製造成本的重新定義：歐美先進國家導入智慧製造技術，未來將以低成本生產模式取代亞洲製造優勢。


• 創新週期更短

• 產品複雜性更高

• 數據量更大

• 個性化小批量化生產

• 快速回應市場需求的變化

• 符合國際品質標準

• 工作效率是保持競爭力的決定性因素

提高競爭力

提升工作效率縮短產品上市時間提高靈活性及品質

製造業呈現出前所未有的發展速度

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數位化自動化智能化

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製造業的發展趨勢


全球企業面臨五大難題：

勞力減少。

成本上漲。

產品和服務生命週期缩短。

需求變化加快。

技術研發人力短缺。

現狀改變：

智能製造的核心。將多年生產所累積的經驗資訊化為智能化製造系統，可以快速面對未來競爭

過去，生產線決定產品的生產。未來，產品決定生產線的長相，生產的概念翻轉了。

智能化生產的現在進行式：下班生產，上班點收。

因應方法：

物聯網的應用：製造端的數據，即

時連線，快速掌握製造資訊

大數據的應用：彙整長期生產經驗，

合成共同的製造規格與做法，產生

更大的價值。

雲端的應用：網路硬體的高速發展，

促進了大數據的即時傳遞、儲存、

遠端多工運算的堪用性效能。

人工智慧的應用：感測、溝通、決

策、協作，這一連串的運算與判斷

法則，都融入到人工智慧的運作。

製造業的發展目標

省力化自動化

製程視覺化

品質優化效率提升

智慧機械模式大數據分析


企業智慧製造發展架構

1. PLM

2. ERP

3. MES

4. 即時看板

製造資訊化(製程可視化)

1. 識別技術2. 條碼/RFID

3. 彈性生產線4. 立體倉儲5. 自動搬運車6. 機器人

生產自動化

1. 數位資料庫2. 製程規劃3. 園區規劃4. 工廠布局5. 物流規劃

數位化規劃

智慧化

數位化規劃

資訊化管理

自動化製造

整合的供應商管理

模組化的產品管理與規劃

數位化規劃


機械人模擬與編程

生產排程

Copyright 2016 ITRI 工業技術研究院 8

複合製程模擬軟體

複合製程自動化模擬軟體可提供模型匯入介面開發、模型建置功能開發與基本運動模擬

完成視覺影像模擬，包含影像雜訊模擬

Cyber Physical功能介紹影片


機械人仿真與編程

生產排程


Adaptive Machining


AUTO-CAM自動加工程式製作系統

• 依照加工邏輯建立程式製作的樣板

• 依照加工資料庫數據進行加工(切削條件)

自動分析3D幾何特徵

• 可依3D幾何外型自動配刀

• 具有背景批次運算功能

可自動產生加工路徑


遠端加工優化及切削條件自動決策

資訊化管理


加工資訊管理系統主要架構

生產排程系統

數位加工資料管理系統

程式製作系統機上檢測作業機械加工作業

加工作業管理系統


主軸：生產計劃、生產排程、生產管理可處理：插單、設變、返修、報廢重做快速建立報工系統隨時掌控現場工作進度及加工成本主動式訊息，異常警示與CAD/CAM資料結合提昇資料正確性

工令號生產計畫

零件生產計畫

工令號排程優先順序

工廠日曆檔

機台資料檔

生產排程

排程結果評核生管報工作業

生產排程系統



1. 加工圖檔版次管理

2. 加工程式與表單關聯性管理

3. WEB 網頁系統架構

4. 透過APP 發送相關訊息給相關人員

5. 統合生產排程系統訊息

6. 人員管理介面


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工具機管理• 全機台監控• 詳細機台資訊• 線上量測系統

工件資料庫• 條碼報工系統整合• 工件加工資訊• 工件量測資訊

CMM管理• 自動量測系統• 詳細量測資訊


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全機台稼動監控

工具機稼動狀態監控顯示所有機台當前運作狀態顯示所有機台之運轉效率監控機台全天之稼動狀態

當日稼動監控

當前狀態

稼動圖表當日運轉效率


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詳細機台資訊

稼動狀態監控顯示所選之日期區間之該機台稼動狀態

運轉效率監控顯示所選之日期區間之該機台運轉效率

產生PDF報表可輸所選日期區間內之稼動狀態與運轉

效率之PDF報表

選擇查看日期區間

PDF報表

稼動狀態監控

運轉效率監控


稼動率APP


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線上量測系統

線上量測自動擷取線上Probe量測值，並記錄於系統資料庫內圖形化顯示尺寸合格狀態

系統顯示介面線上Probe量測


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條碼報工系統整合報工系統整合整合廠商之條碼報工系統工件報工後，機台顯示當前加工工件之資訊線上量測值會記錄於該工件之資料庫內

報工

完工

自動代入該條碼之工件資訊至系統內

完工後將卸載該機台之加工項目


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工件資料庫工件資訊管理加工圖面、刀具、程式資訊管理可上傳加工圖面、程式至該工件資料庫

程式上傳至機台可將資料庫內之加工、量測程式上傳至機台

加工刀具

加工程式按下”上傳至機台”鈕，可上傳加工、量測程式至機台

加工圖面


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工件量測資訊管理

量測尺寸記錄記錄線上量測尺寸至工件資料庫顯示量測結果之合格狀態

製程能力分析顯示量測尺寸分佈圖顯示常態分佈圖 Ca,Cp,Cpk製程能力計算

製程能力分析

量測尺寸分佈圖

常態分佈圖

Ca,Cp,Cpk分析

量測值超出設定之公差顯示紅色表示不合格

量測尺寸記錄


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詳細量測資訊CMM工件量測資料庫工件詳細量測資訊圖形化顯示尺寸合格狀態量測尺寸與製程能力分析可輸出EXCEL量測報告

詳細量測資訊

量測尺寸分佈圖

常態分佈圖

製程能力分析

EXCEL報表

按下”輸出報表”鈕可輸出EXCEL報表

已量測工件介面

自動化製造


自動化製造-國際智慧機械展示場域現況


自動化製造-國際智慧機械展示場域現況

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自動化製造-國際智慧機械展示場域現況(案例說明-小型零件(尺寸<1000mm)生產型態智能化工廠)

Virtual FactoryReal Factory

• Mazak智能化工廠實例：中小型零件應用AGV無人搬運車、機械手臂來建置(搭配車銑複合及立式五軸加工機較合適的型態)


• Mazak智能化工廠實例：中型零件(如工具機小型鑄件)應用，通常應用臥式五軸工具機所組成的智慧生產單元Robotic Cell以及模組平台化製造系統Palletech 的搭配整合。

平台化製造系統 Palletech

自動化製造-國際智慧機械展示場域現況(案例說明-中型零件生產型態智能化工廠)

智慧生產單元Robotic Cell

Machine C

Office

Machine A

Machine B

Machine C

Machine D

工件與加工治具自動組裝定位模組


自動化製造-國際智慧機械展示場域現況(案例說明-大型零件生產型態智能化工廠)

This system produces a total of 600 parts (200 different part numbers) each month

• Mazak智能化工廠實例：大型零件應用(如工具機大型鑄件，如床身等)，以大型龍門五軸工具機為硬體架構基礎，並經由軌道型搬運車來進行物料的搬運，再搭配大型工作台交換系統進行工件上下料交換。


• 無人自動化量測– 24小時無間斷自動化量測

– 達到品質管理全檢之目標

• 自動供料與換料系統– 建立每件產品資訊或批量量測資訊

– 彈性並可依產品建立專屬量測報表

• 量測數據即時上傳至雲端– 根據量測結果即時呈現並進行統計分析

– 回饋加工誤差至加工現場調整補償參數

CMM自動化量測技術

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16X

自動化量測展示


虛擬切削優化技術

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虛擬切削優化技術保護關鍵組件 : 透過製程優化系統進行分析，將轉角處負載優化，達到保護主軸、刀具及

工件之目的。提升製程效率 : 於部分負載過低的NC程式，透過進給率調整，提高其負載，亦達到優化

及提高製程效率之效果。

1.加工資訊擷取技術 2.切削力解析技術 3.製程優化技術

實驗比對,驗證切削製程模擬演算法之準確度

解析製程數據,編譯刀具路徑資訊

Orig.

Opt.

由實驗進行驗證,製程調校後之效能優化結果

趨勢一致

負載穩定

由切削力學,計算刀具/工件接觸面之切削力On-line連線加工機台,擷取製程參數智能化調校製程參數,均化切削負載,提高主刀具/主軸壽命



Limit36 Nm


D63Original Opt.

40min 25min 03s



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Thank you for your attention.

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