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软硬体同步升级 智慧化检测为品质把关
 

【作者: 王明德】2018年12月18日 星期二

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近几年因应各类产品的多元化及快速发展,在生产线系统渐趋精密与产品良率的边际成本要求下,量产过程中的所有环节也逐渐受到重视。由於维持生产线的顺畅运作绝对是强化产品良率的重要因素,尤其是生产线系统上各项设备在制造时的状况需要随时掌握,这也逐渐填补了控制与量测之间的差异。


过去厂商并不会太过注意产线的些微变化,因为产品毋须要求「高精度」,这些变化也不会降低产品的良率;但在产品愈发精密及复杂化之际,任何设备上的变化,哪怕再微小,都可能就会影响到产品元件的良率,因此维护产线的稳定性即成为提升产品良率的重点项目,而透过量测仪器来检测系统是否仍维持生产水准,就成为两者之间衔接的一道桥梁。


维持产线可靠性 从维修思维转向维护

目前来说,自动化产业最担心的就是停工的成本,一般而言,自动化设备每个零组件的寿命均不同,如果总是在设备出问题之後才进行维修,除了维修频率将会随着零组件老化速度不同而难以预测与控制外,设备的损害规模也会因时间递延而无法预期。


凌华科技产品经理陈帅名指出,自动化设备最大的两个问题在於自动化「介面的设计」与设备的「长期可靠性」,面对这两个问题,更困难的面向,是如何找出自动化系统的弱点并加以验证或改善。因此自动化系统的测试验证为焦点,主要在於针对架构设计的整体评估。



图1 : 凌华科技产品经理陈帅名指出,随着工业4.0趋势的到来,制程检测的智慧化已成必然。(摄影/王明德)
图1 : 凌华科技产品经理陈帅名指出,随着工业4.0趋势的到来,制程检测的智慧化已成必然。(摄影/王明德)

这类测试验证,除了必须针对系统本身的弱点以外,亦要兼顾使用情况,才能定义测试的项目及其测试的相关叁数,举例来说,自动化系统的装配线现场,有可能会因电源的稳定性、检测设备的正确性、允许误差以及负载荷重的改变,进而影响到生产线设备的运作,因此如何维持设备能够正常运作,又不会受到外界干扰源的影响则是考量重点,而其中又以感应器必须特别注意;感应器是自动化系统智慧化的核心,但也是最容易受到干扰的物件,一旦有电磁干扰或温湿度变化,都可能影响其特性,而反??到自动化系统的运作造成误差。


除此之外,在加上产线制造精密元件时,包括震动或温度的变化,也可能造成元件损坏而降低生产良率,因此如何事前预防,甚或是即时趋吉避凶,已成为自动化量测可介入的重要面向。


以简化的角度观察,自动化设备的检测面向重点,不外??包括「杂讯」、「温度」及「震动」的量测,并透过得出的数据来分析自动化设备是否仍正常运作,以较「被动」的方式监控设备的运行状况,但被动性的进行设备维护,对生产线的成本效益并非有利,NI也同意,由於时间成本及设备耗损将直接面对的是生产成本的提升,因此透过系统随时的自我诊断与示警,就成为自动化量测可介入的系统面向,让控制与量测更进一步的连结起来。


即时因应新变化 产线自我检证有必要

过去是经由「经验」判定,在发现设备有异时,再以被动方式透过检测仪器测知设备病灶,近期开始有计画地导入自动化量测,并订定系统的设计及运作标准,让使用者得以由完整的轮廓监控设备状态,成为目前市场主要的发展面向。


从设备设计观点观察,完整的量化失效分析(FMEA)可说是整个自动化设备设计的核心设计技术之一,FMEA不只要了解自动化设备是如何失效的,还要了解失效模式引发的严重性,也必须了解失效模式间的相关性与可靠度的加成关系,才能够进行最终系统可靠度的推导工作;对於每种潜在的原因,都必须针对其对於产品或加工处理过程的影响而加以考虑,并根据相应的风险,确定所要采取的行动措施,并在行动措施完成之後对风险重新加以评估。


评估系统的运作寿命与维修的机制,甚至利用适当的备用系统,以较低成本的系统架构达到高可靠度的设计,前述认证标准的重大特徵,就是协助设计者能够叁考公用的设计与数据,迅速建立自身设备的系统架构,或者改善设计,达到设备的预期目标。



图2 : 机器视觉是制程检测的关键设备,也是制造智慧化率先启动的一环。(source:ADLINK)
图2 : 机器视觉是制程检测的关键设备,也是制造智慧化率先启动的一环。(source:ADLINK)

但FMEA的困难处在於必须依照系统的弱点设立相关认证测试,这并没有制式化的测试项目与方法,相对於以传统固定测试项目的标准概念,有着相当不同的作法,也让业者较难了解标准的核心与产品的认证方法。


因此标准认证单位,必须要协助制造商建立零组件与系统的可靠度资料,并辅以自动化的量测设备进行定时或即时的监控,以找到最隹化的维修时间点与更换零组件计画,来维持整体系统的健康运作,避免产生头痛医头、脚痛医脚,而忽略更深层次的系统健康问题;更积极的做法,可透过相关资讯设计相对低成本高效率的备用系统,将系统的零组件寿命条件调整一致,减少不必要的高价零件系统,以降低系统风险与节省成本,这也是自动化量测介入的重点面向。


因此透过检测分析建立可靠度,采取产线预知性的维护,以降低生产力的浪费而提高获利能力,的确已成为系统发展的重点面向。量测设备或许型态有所演变,但本质未变的情况下,掌握自动化测试关键加速产品周期的整体效能,的确可认定为产业成功的要素,这其中包括软硬体的整合,以及透过资讯统合进行系统更完整的分析,此两面向也成为量测厂商整备的思考重点。


*刊头图(source:AMAX AI)


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