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工研院推廣VMX平台 加速催生智慧機械

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工研院智慧機械科技中心經理梁碩芃。

對於製造企業而言,如何運用製程物理學、軟體技術、感測分析技術,以實現少量多樣、大量客製化、零失誤、零故障(非預期性停機),不僅可謂當務之急的課題,更稱得上是艱鉅挑戰。以機械業為例,過去普遍對於軟體技術備感陌生,如今則須快速跨越學門檻,善用軟體達到快速量產、產權提升且穩定生產等目標,藉以邁向智慧工廠目標,整個過程無疑具有相當難度。

工研院智慧機械科技中心經理梁碩芃說,為了協助台灣機械業克服上述挑戰,在2013年時,該中心整合早先之於五軸防碰撞、複合化、多機防碰撞等開發經驗,針對工業界推出VMX開發套件,其如同一個龐大工具箱,功能豐富,但需要業學習操作之道,仍有相當進入門檻。考量及此,該中心決定將通訊部份予以包裝,讓使用者無需碰觸艱澀技術,更易於快速上手。

發展至此,VMX已堪稱是一套智慧機械開發平台,足以解決工具機控制器的聯網難題。梁碩芃進一步指出,透過VMX平台輔助,可從控制器、感測器乃至人操作過程,持續採集眾多數據,除此之外,該平台也提供多項開發模型,譬如運動模型、切削力學模型、誤差補償模型、可靠度模型、生產管理模型等等,裨益開發者可藉由數據與模型的運用,打造出許許多多的創新服務。

不可諱言,在資料採集過程中,最難以修練、但也是最為關鍵的基本功,顯然就是「通訊」,只因為每一種控制器的API設計邏輯不同,包括座標、刀具尺寸補償表、旋轉軸誤差表等參數的涵蓋範圍不同,甚至對於工時、產量、稼動率等抽象層次的定義也不盡相同,亟需運用通訊技術統合這些差異化。

著眼於此,工研院智慧機械科技中心綜觀產品設計、製程規劃、生產履歷等所有工程活動,整理出箇中每個環節對應的通訊速度與頻寬,據此打造一個可涵蓋完整需求的資料採集架構。

藉由VMX Host  整合工業通訊需求

這個架構中透過VMX Host主程式,已將控制器、感測器、資料庫的通訊全部加以結合,如此一來,機械業者便無需自己一步步突破通訊難題,從而利用一個猶如APP開發的友善環境,加速發展自身所需要的資料分析服務。

梁碩芃表示,有關VMX平台的核心,包括演算法、理論模型、核心函式庫,都由工研院智慧機械科技中心自行開發,至於智慧設備的標準資料庫,則由工研院內的資通訊專業人才共同開發,意在透過OPC UA代理程式,將擷取到資料的進行演算,繼而藉由資料庫通訊介面產出統一格式資料,接著援引委外開發力量,孕育出各式各樣基於網路的APP;而最終用戶可透過猶如APP Store的友善環境,安裝與部署VMX APP。

為擴大VMX平台的推廣成效,工研院積極推動示範場域的數據分享、加工設備的租用、VMX的大量授權、DAQ硬體的捐贈,並持續舉辦教育訓練課程;另一方面,工研院為了號召更多菁英加入VMX開發社區,亦自行開發一些深具吸引力的應用程式,以期發揮拋磚引玉功效。

目前由工研院釋出的VMX APP,包括了切削模擬與進給率優化、主軸監控、顫振抑制(ChatterPro)、稼動率監控。至於迄今藉由VMX所催生的實際案例,相關場域包括了加拿大普惠公司、漢翔工業、潭雅神產業聚落(金屬加工供應鏈CPS ERP聯網)。