歐洲自動化先進論壇力助台灣產業掌握電動車商機
- 劉中興／台北
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2050淨零排碳成為各國政府與企業感改善地球環境重要目標，可降低碳排放量的電動車，被全球產業視為兵家必爭之地，歐盟已於2035年宣布禁售燃油車，各大車廠紛紛啟動布局，過去未能順利打進汽車領域的台灣企業，在此一變革中將可有機會切入市場，在汽車供應鏈取得重要位置。
然而電動車的零組件繁多、系統功能需求與過去台灣廠商擅長的消費性產品截然不同，因此利用各類智慧化技術打造新世代產線，藉此優化生產效能與品質並滿足客戶需求，將是台灣廠商的必要動作。
由達詳自動化主辦、台歐等14家自動化大廠共同協辦的「2021歐洲自動化先進論壇」，日前就於台中世貿中心登場，除了由各大廠商專家針對電動車與智慧製造發表精彩演講外，論壇中更展出「DSA智慧刀具管理」、「最佳化排程式彈性生產」、「機械手自動化」等三大系統，讓與會者透過實機展示掌握智慧產線的精髓。
三大實機系統展示 看見智慧製造樣貌
三套系統中的「DSA智慧刀具管理系統」整合了「刀具管理系統」、「DS智慧刀具車」、「DS智慧刀具庫」等三要素，滿足客戶在管理刀具過程中，所需考量的刀具追蹤、庫存管理及刀具使用歷程、並具備防錯機制的換刀流程，防止上錯刀，造成撞機及加工錯誤之風險。
此系統中涵蓋了各種通訊技術的使用，並搭配DSA開發之SMB架構，藉此與各式各樣設備進行資料交握，透過以得知工作現場的各項重要即時資訊，預先準備刀具並安排刀具車自動派送，降低尋刀與刀具運送的時間。除了刀具管理用途外，這些數據也可類機維大數據做進一步延伸應用，使價值最大化。
「走行軸機械手自動化系統」是智慧工廠的微型化呈現，此系統將門型機械手臂與輸送機整合，透過程式編寫的自動化排程優化機器手臂的運作效率，再利用整合外部的走行軸，在此設計下的機械手臂不必像以往只能停留在單一工站作業，藉由機械手臂作業範圍的擴大，設備稼動率可大幅提升。
此外該系統可透過程式判斷機台的加工時間，並以此調整機械手臂的上下料方式。另外這套系統也整合了SCHMIDT線末打壓及Baumer 2D視覺檢測作業，可進行自動檢測與上下料線末打壓作業，落實製造智慧化願景。
「機械手自動化綜合展示」整合了機械手臂與夾爪、機器視覺等產線常見的組件。在此系統中，SICK 3D視覺工業相機可精準判斷隨意放於托盤上的工件方位，再將數據傳輸至機械，搭配機械手上的SCHUNK自動換爪模組進行自動取放料。
另外在此站的流程中也同步展示了ROBOTMASTER的離線編程軟體，讓機械手得以進行去刺、研磨多種複雜動作，解決業者以往需要培養專業人才，並耗費長時間編寫軟體設定路徑的成本問題。
智慧技術全面整合 產線效能全面提升
在專題演講部分，各自動化大廠也派出專業人士剖析電動車與智慧製造的趨勢與解決方案。達詳自動化總經理黃？倫在「智慧製造與創新智慧科技-『DSA智能刀具管理系統』整合應用」演講中指出，該公司專注於與金屬鑄造、壓鑄、沖壓板金、後處理等領域已有多年，近年產業因社會少子化、市場趨勢變動等導致員工招聘不易、人力快速短缺，此問題必須透過機械手臂與自動化技術解決，這次達詳展出的智能刀具管理系統就整合了機械手臂與刀具管理兩大技術，並藉由軟體將排程最佳化，提升生產系統的彈性。
他進一步介紹，此系統透過達詳開發的SMB機上盒進行數據收集，以RFID紀錄各種刀具的出入庫資訊，並整合倉儲管理與自主移動機器人兩大系統，以達到落實智慧刀具管理目標。
達詳自動化研發課課長余科男也以「AI與智慧製造投入階段與應用」為題發表精采演說，他指出智慧製造的架構，依數據取得的先後時間可分為自動化生產設備、SMB、SCADA、MES/APS、ERP等五大層面，其中SMB負責擷取第一線的設備數據，達詳設計的SMB可支援多種機型，可快速取得製造現場的設備機台數據，並透過軟體平台讓管理者從APP與電腦網頁上清楚掌握設備狀態，管理機台稼動率；至於SCADA搭配各式感測器所擷取之資訊作初步統計及運算以達到監控與管理。
結合MES回報產線資訊、分析生產成本，其主要功能是生產排程與即時報工掌握工時，另外也是產線與ERP系統的橋梁。連線ERP載入訂單後，再將訂單資料派工給SCADA產線，以掌握、追蹤訂單進度。
在「短鏈革命時代致勝關鍵 · 機器人助力電動車製造新局」演講中，艾波比(ABB)業務經理蔡之緯表示，電動車已是汽車產業的大勢所趨，其中電池將是市場成長力道最強的產品，預估2030年電的需求將成長6倍以上。
ABB深耕工業機器人多年，除了提供系列完整的機器人硬體設備及週邊外，其強大的RobotStudio離線編程軟體及針對應用設計的PowerPacs，提供全方位的業務服務工程支援以及售後服務，僅需機器手臂導入可行性評估、機器手臂製程與方案規劃、離線模擬機器手臂自動化製程與購機導入/藉機試行等四個步驟協助客戶量身打造符合製程的工業機器人自動化方案，無縫導入機器人自動化。
此外為因應智慧化需求，ABB的工業機器人未來也將以操作簡易化、人機協作化與數位化的三大方向為設計主軸，協助製造業者優化生產效率。
精準、安全、效率三大指標 落實智慧製造願景
感測器是工業物聯網的關鍵元件，在工業感測領域有深厚技術基礎的巴魯夫，旗下擁有完整解決方案，台灣業務總監歐陽昱祺在「工廠自動化的核心 - 刀具管理與IO-Link」演講中指出，巴魯夫成立至今剛好100年，產品線包括感測器、RFID工業識別與機器視覺/光學識別，可協助客戶建構高效能產線系統。
針對這次展出智慧刀具管理系統，該公司提供了處理器，讀寫頭和資料編碼塊等三大產品，其中處理器有Ethernet TCP/IP介面，可同時連接4個讀寫頭連接和PLC，防護等級高達IP65，可確保設備的可靠性；讀寫頭的特色為尺寸小、易安裝；可讀可寫的資料編碼塊，容量高達511bytes，在30 °C溫度下的寫入次數高達1百萬次，70 °C也能寫入50萬次，讀取部分則為無限次，有助於提升設備的可用性。
仁寶電腦近年來積極擴展各類智慧化布局，在此次論壇中，物聯網事業部副理沈品宏分享了該公司的智慧製造無人搬運車應用經驗。他表示無人搬運車是現在製造業強化生產效率的重要技術，不過此技術在導入時，必須解決四大面向問題。
第一是投資報酬率考量，業者可將減少人力管理的疏失、減少人力運送時間兩大因素納入；其次是工廠設計與管理，這點須視新廠與既有廠房分別規劃路徑；第三是系統整合與客製化，除了鏈結WMS與ERP等原有的企業e化軟體外，無人搬運車本身的軟硬體也需客製化設計；最後則是整體擁有成本估算，除了軟硬體投入外，還需計算透過原廠FAE團隊服務而減少的企業內部維護保養團隊費用，如此就可推算出完整的成本。
量測肩負品質控管之責，是產線中的重要角色，台灣西克產品經理蔡政霖在「非接觸式量測 高速3D相機電動車關鍵技術」演講裡指出，該公司的3D相機可協助電動車製造業者優化生產效率。
他表示近年全球政府與產業全力推動減碳，台灣也制定相關政策與目標，將訂定碳費徵收機制，並在2023年實施，而電動車被視為減碳的重要技術，其發展已是必然趨勢。
電動車零組件繁複多元，電池則是其中由於是此類車輛的動力來源，因此重要性相當高，西克在視覺檢測擁有全方位技術，旗下的工業相機採用該公司的ROCC晶片，光感度高於市面晶片3倍以上，可協助業者建構超高速自動光學檢測系統，以非接觸方式提升產線效能。
完整產品布局 扮演台灣廠商堅實後盾
機器手臂已是汽車產線常見的自動化設備，廣生科技總經理傅詩唐指出，創立於1954年、總部設於瑞士的自動化大廠GUDEL深耕汽車製造領域多年，在動力系統更有極高的市場佔有率，這次論台中他以「汽車供應鏈產線背後的隱型巨人- 超高負重七軸體系的建置」發表精采演說。
傅詩唐提到，汽車的零組件不僅繁多，且車體板金件、輪胎、輪框等產品相當沉重，要安全、有效率的移動並非易事，GUDEL的正交型機械手除了高速、高精準特色外，更具備高負重能力，可大幅提升與倉儲系統效率，另外該公司的行走軸則可擴大機械手臂的作業範圍。
目前GUDEL產品已應用於全球電動車大廠，協助業者優化產線稼動率。
無人搬運車(AGV)在製造現場的應用愈來愈廣，因此近年來也被納入工廠安全規範中。在「智慧製造-無人搬運車的安全概要」演講中，臺灣皮爾磁資深服務暨產品技術經理王紹維介紹了AGV目前的主流安規。
他表示AGV的安全標準架構包括環境區域、危害&風險評估、安全系統的三大部分，目前的標準則針對基本設計原則與術語、一般安全與特定安全裝置、各種機器類型的特殊安全性進行區分，這些標準從AGV的外觀設計到速度監控、緊急停止、剎車等控制功能均有詳細規範，針對這些規範，皮爾磁(PILZ)除了有安全雷射掃描器與各種安全模組外，也提供了相關訓練課程，可協助設備業者與系統整合商建構安全、高效率的AGV系統。
感測技術在工業物聯網的應用漸趨多元，瑞士感測器大廠堡盟(Baumer)在此領域布局多年，台灣辦事處銷售經理許榮文在「堡盟應變力感測器輕鬆應對各種應用需求」中介紹了該公司的各種感測器與其應用。
他表示堡盟成立至今將近70年，產品以感測解決方案、運動控制、機器系統為主，在感測器部分，堡盟的2D/3D視覺感測器可快速、精準的偵測物件外觀，流體感測器適用於油料、化學品等各種液體物質的製程，力覺感測器的應用多元，近期多被應用於塑膠射出成型機、沖床、折床等產線上的自動化設備，近期也有廠商將之工業機器手臂具有觸覺能力，可隨週邊的環境變化調整手臂動作，讓生產系統更安全更有彈性。
軟硬技術同步進擊 優化產線稼動率
夾爪是機械手臂的關鍵零組件，台灣雄克應用工程師張貽翔在「因應產業新趨勢，雄克讓智慧化產線更有效率」議題中表示，雄克誕生於1945年，並於1983年開始研發夾爪，現在雄克不只有完整的夾冶具，還有PCB分板機、智慧型刀桿等多種自動化產品。
他接著指出，智慧化是製造業近年來最重要的趨勢，雄克的產品則可協助系統廠商與製造業者建構智慧產線，其氣動夾爪與智能電動夾爪兼具安全與效率、ITENDO 智能刀桿可全程監控製造過程，工具快換與托盤快換兩種模組能結合機器手臂，提高產線稼動率。
而無論是搭配機械手臂或工具機，雄克都可提供市場更具競爭力的解決方案。優化產線的工效率、精度與安全性。
機械手臂的運作效能與彈性，對自動化生產系統的產出有關鍵影響，Robotmaster亞洲區資深業務經理Ian Thompson在「攜手Robotmaster打造機械自動化電動車生產線」演講中指出，Robotmaster是台灣產業首屈一指的機械手臂軟體解決方案，這兩年COVID-19衝擊全球的商務活動，但同時也帶給全球新的業務常態，居家辦公成為企業營運的必要作法，Robotmaster的離線編程功能可協助製造業維持生產運作。
此平台包含了機械手臂在智慧製造產線中運作的所有關鍵要素，尤其是去毛刺、打磨、拋光和焊接等複雜運動，Robotmaster不僅可勝任，可將過去需要長時間學習的專業縮短到數分鐘，讓生產系統更具彈性與效率。
精度是建構產線的要件，REDEX的各種精密零組件，則可協助業者打造高品質精密機械，REDEX業務經理張高榕在「製造的核心優勢-高鋼性、高精度製造的產線建置」演講中指出，REDEX的線性軸與旋轉運動無間隙解決方案可讓6軸機器手臂的絕對定位誤差小於1mm，重複性精度則大於0.1mm，另外在機器手臂底部加上線性軸與旋轉軸，則可讓手臂的軸數擴增到7、8軸，透過更寬廣的運作範圍提升其可用性。
此外REDEX的SRP行星齒輪，則可與多種自動化產品整合，延伸出多元應用，例如在要求高精度的運動控制平台中，可充分發揮其高精準度特色，協助系統與精密機械業者強化市場競爭力。
精準掌握機台數據是製造業者提升產線品質與效率的關鍵，在「從99到100-汽車智造的最後一哩」中，浩暘工業智慧沖壓部經理張修豪介紹了自動化大廠SCHMIDT的閉合迴路力道控制系統。
他表示傳統力道技術架構會有物件潛在傷害與力道振幅過大的先天缺陷，閉迴路力道控制不僅反應快速、零組件整合高、工作速度快，且可利用即時力道數據，進行當次製程動態行程補償、透過力道即時定義接觸點與剩餘製程參數提高公差相容彈性、數據/參數即時管理、返回行程持續監控等進階回饋控制，再加上高穩定性的力道控制，可讓數據結果重現，近幾年電動車成為台灣多數企業的重點發展目標，SCHMIDT閉合迴路力道控制系統也適合應用車體工件的沖壓製程，業者可藉此掌握機台的力道數據，提升產線的精度與效能。
