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看好液气压元件前景 加码提升5G时代竞争力
 

【作者: 陳念舜】2019年12月16日 星期一

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在目前推动制造业竞相迈向工业4.0终极目标的过程中,再加入5G垂直应用之後,除了将更提升电动、感测元件发展外,液气压元件也因为几??可不假外力驱动自动化设备,而更受重视,包含台湾气立公司、德国Festo等国内外大厂均加码投资建厂,并改造营运管理模式。


其中上市大厂台湾气立公司以「气立可(CHELIC)」品牌行销国内外,主要生产气压调理组合、阀类,以及多样气压缸、驱动与接头组件等气动元件,并广泛应用於智慧型手机、汽车及工具机等各种不同产业的工厂生产、维修与自动化设备。



图1 : 气立最新获得台湾精品奖的模组化多功能联座型真空发生器,不仅可省下安装与配线的空间;还能让客户依实际使用需求从远端调配、控制真空发生与破坏,而极富有弹性。(摄影/陈念舜)
图1 : 气立最新获得台湾精品奖的模组化多功能联座型真空发生器,不仅可省下安装与配线的空间;还能让客户依实际使用需求从远端调配、控制真空发生与破坏,而极富有弹性。(摄影/陈念舜)

随着工业4.0已成主流,该公司也在近年来逐步加入电控、线轨等元件整合应用;进而放眼未来5G时代,由於从自动化升级的智慧工厂需求加速,在生产制程变更与降低劳工生产成本趋势下,制造业增加资本支出,投入设备汰换需求增温,预期可??受惠。


台湾气立公司研发中心??总经理李世荣指出,由於气动元件主要透过空气驱动而省下大量外部电力来源,即使空压机耗电仍低於一般电动设备;以及现今气动元件厂商也不断改善节约、控制能力,未来将部份气动产品搭配电控元件发展,仍会相对优於液压、电压驱动模式。


同时考量气压自动化系统的采购、维运成本,也相对低於电压驱动的每具夹爪、自动化设备,都须要各搭配一部马达、编码器、驱动器、控制器、线轨/螺杆等元件,就约占总成本2/3~3/4,相对高於前者每部空压机透过气压缸,就能同时驱动5~8部自动化设备或夹爪的成本3倍以上;且即使未来若有缺/跳电危机,泄气与漏电造成的危害仍不可同日而语。


强化气动元件通讯能力 迎向5G、AI应用加值

因应未来5G、工业4.0应用势必聚焦於产品对外沟通能力,目前该公司也逐步将气动元件导入通讯功能,继成立电控研发中心以来推出的多款电控比例阀、电子流量计产品。仅能将搜集到的反??(feedback)资料「可视化」,或通过D-Sub接囗输出,既让使用者得知,并监控管路空气即时流量,一旦发生泄漏或气动元件稳定性衰退後示警、替换;甚至可配合客户需求,提供自家产品的真实使用寿命,以协助精准执行预测诊断功能,均获得台湾精品奖肯定。


如制造业为了保护更轻薄、高值化产品,对於自动化真空吸附夹取功能的需求越来越大,加上为了节省设备安装空间,气立最新获得台湾精品奖的模组化多功能联座型真空发生器,不仅在单体上采取轻薄设计,当组成联座时通过单一接头整合进/出气囗,省下安装与配线的空间。在加装电磁阀、感测器之後,还能让客户利用电源开关,依实际使用需求从远端调配、控制真空发生与破坏而极富有弹性,一旦吸附完成自动断气节能,待达到低压下限时再起动空压机,提高真空度。


还能让使用者透过内装LCD显示真空压力的数位传感器,即时观察真空压力变化,并输出数位及类比讯号,切换压力单位;且可快速拆装替换滤心耗材、调整真空破坏的流量;搭配可替换式接头设计,快速更换不同管径大小的接头,以满足不同作业需求。


等到未来5G、AI应用成熟,气立还能顺势搭上高速发展列车,包含可通过CC-Link、IO-Link输出资讯管理,以随时检修设备、元件预防泄气,或供AI学习、分析、判断、预测,解决现今空压机产气後往往有50%流量虚耗,而无法被充份利用的问题;进而促使空压机仅产出合宜空气量,属於主动式节能手段之一。


李世荣表示,待进入5G时代後能传送大量资料,除了有利於工厂自动化之外,还能加入业务、交货、研发平台;甚至有利於边缘运算(Edge champing)分散处理运算、储存资讯,只有非必要资讯才上传云端,同时减轻初期昂贵的建置成本,也避免云端运算过於缓慢或有资安疑虑。


且即使在5G除了导入自身垂直应用之前,也有半导体、面板、电路板业者已开始藉投入次世代先进制程获利。气立已除了提供畅销多年的PR系列机械式无杆缸,既节省空间也让移动更为稳定、易用,甚至通过大厂认证导入制程。最新获得台湾精品奖的MRBT磁偶式无杆缸,则采取了磁力原理作动与精密压铸的铝材本体,比起一般铝挤型气缸特性的优势,便在於不会产生微量漏气,适用无尘及气流影响限制较高的作业环境;且无须耗费较大气压推动气缸,节能效果较隹。



图2 : MRBT磁偶式无杆缸采取磁力原理作动与精密压铸的铝材本体,比起一般铝挤型气缸少了微量漏气,适用无尘及气流影响限制较高的作业环境,且节能效果更隹。(摄影/陈念舜)
图2 : MRBT磁偶式无杆缸采取磁力原理作动与精密压铸的铝材本体,比起一般铝挤型气缸少了微量漏气,适用无尘及气流影响限制较高的作业环境,且节能效果更隹。(摄影/陈念舜)

另由於受力点不在本体,还能增加气缸本身所乘载重量,得以透过加装钢制主轴和精密研磨滑轨,大幅提升气缸整体的刚性、作动精度与稳定性;或配合客户所需,将气源接头安装於气缸两侧或同侧,再行选用油压或气压缓冲装置,以减少所受到的冲击力,延长使用寿命;若搭配自动化场合使用磁性感应器,将更容易掌控气缸的作动状态。


扩建智慧工厂与平台 落实一贯化垂直整合

值得一提的是,即使面临当今中美贸易战冲击,气立仍坚守本业,追求一贯化垂直整合上游材料、热处理、压铸等生产流程。继去年已在中国大陆新并购一家压铸厂之後,接着还会在位於浙江平湖的「气可立科技园区」设立新厂,溯及上游整合模具设计制造、浇注铝压铸件之外,还规划下游金属阳极处理与表面烤漆等制程,并纳入废水处理设施。以确保未来新品开发的所有问题都能在厂内解决,省下长途搬运的时间、成本;还能透过连网监控来提升良率、排程效率和稼?率。未来还将投入智慧型手机、电动车所需二次再生电池,将内部结构改变为不锈钢,取代易受电解液腐蚀的陶、锌、镍等材质。



图3 : 即使面临当今中美贸易战冲击,气立仍坚守本业,追求一贯化垂直整合生产流程,接着还会在位於大陆平湖的「气可立科技园区」设立新厂。(source:气立)
图3 : 即使面临当今中美贸易战冲击,气立仍坚守本业,追求一贯化垂直整合生产流程,接着还会在位於大陆平湖的「气可立科技园区」设立新厂。(source:气立)

近年来气立也透过内部资讯研发部门逐步改善自家工厂管理能力,除了已通过机上盒(SMB)联网搜集所有机台稼动率、换刀时机和开机时间等更大量制程数据,持续在集团内所有厂区导入资讯化;并将原来已是半自动/全自动化工厂,再加入测试机台分析、预警,结合制造流程与ERP、MES生产排程、刀具管理制度;进而建立私有云,整合其他上游供应商,或让业务使用CRM资料库与仓储部门共享资讯,成为对外抢单利器。


台湾气立公司总经理特别助理游博勋指出,由於该公司台湾厂内共有多达40~50部CNC工具机,也将自家产品用於线上组装机台;於大陆工厂规模更是台湾4倍大,唯有先在台湾厂试炼完善後,再将这套制度引进大陆工厂。」


估计等到明年平台、系统架构完善後,将先主要用於改善自家制程,搜集战情数据等资料库应用,并留有介面供未来多机联网沟通、传输稼?率、耗电量等更多叁数运行资料,或供集团内部管理。一旦有机会与大陆工厂连线,就能让使用者或供应商藉此平台共享,无纸化了解双方交期或认证资讯;进而妥善分配资源,期许5年後走向高度智能化工厂。


打造亚洲智能工厂与平台 强化气动元件竞争力

无独有偶的是,2016年12月德国Festo集团也在大陆济南投资总额超过3亿欧元,建造了新的全球最大生产中心,总面积43万m2将建有生产车间、物流中心、双元制培训中心、实验室、智能制造平台、办公楼等。


Festo济南全球生产中心总经理陈宏表示,「该公司建成後的新工厂将会采用智能制造和自动物流系统,大量采用全球顶端的工具机设备和自动化的加工和组装技术,达到与德国工厂相同的制造技术水平。主要生产供应本地市场的畅销产品,包括单片阀、阀岛和气缸等本地市场畅销的产品,推进在大陆本地化进程的核心战略。」


此外,Festo作为德国「工业4.0平台」的发起领导企业,既不断努力於工业的数位化革新外,也在台湾成立体验中心,呈现最先进新颖并适合本地客户需求的应用方案概念,切实提高客户的生产效率、产品品质、创新程度、以及最终提升市场竞争力。


回顾40年前Festo台湾由Festo家族代表Dr. Wilfried Stoll亲自建立後,经历了台湾制造业的发展、转型、升级;进入21世纪後,以中小企业为主体的经济则遭遇了强烈挑战而进行组织调整,并在2019年Q1正式成立大中华业务区,将生产、销售、研发统一管理,以展示Festo集团总部对大中华市场的认识与授权,除了更好立足与服务本地外,更能充分达成产销研的资源协同利用,强而有力地服务台湾客户。


为了针对不同行业客户的诉求,提供满足客户需求的产品和服务,该公司还在销售体系中建立起以行业为导向的分类方式,Festo认为唯有以了解各行业市场的专家来服务客户,才能为客户做出适切的贡献。基於台湾在制造电子元件和设备居於世界领先地位,Festo除了提供该公司核心产品和更高附加价值的服务外,更以围绕高科技元件、客制化产品、系统化业务等范畴,以及诸如节能、设备安全等议题上,提供实质的协助与服务。


包含近年来与未来提供的核心产品、新产品、解决方案皆包含:气动、电动、物联网和数位化技术,且大部分都采用模组化设计理念,以外观小巧的产品节约安装空间,可灵活接入无线通讯网路;并藉友好及使用便捷的使用者介面,满足各行业自动化工艺的专业需求,得以满足未来电子与轻组装产业要求产品小型化与轻量化的趋势,协助客户「以小博大」创造巨大价值,满足广大制造业客户对於模组化、节省空间、无线设备的需求。



图4 : Festo在2019年最新发表的新一代分散型远端IO系统自动化平台CPX-AP-I,能容纳多达500个模组,灵活适应各种主站系统与拓扑配置,降低主系统总成本。(source:Festo)
图4 : Festo在2019年最新发表的新一代分散型远端IO系统自动化平台CPX-AP-I,能容纳多达500个模组,灵活适应各种主站系统与拓扑配置,降低主系统总成本。(source:Festo)

其中Festo早在1989年发明的阀岛产品及其控制平台,就是一种典型的顺应工业4.0发展趋势,将气动和电动彼此个性化融合的成功产品。如今更持续扩大投入研发,以真正实现工业4.0数位双生(Digital Twin)世界,解放人类生产力,已经在未来为客户提供更多创新的电动类、数位客制化、预测诊断的产品和服务;另可提供选择搭配产品的专业谘询服务,则包含:FEC体验中心服务、应用工程师谘询与产品支援服务等。


以及该公司2019年最新发表的新一代分散型远端IO系统自动化平台CPX-AP-I,采用了Festo自主创新开发的基於工业乙太网的AP通讯连接技术,资料速率可达200Mbaud、扫描周期15μs,模组与模组之间的线缆长度可以长达50m;打造的电气连接平台可以容纳多达500个模组,包括:Festo阀岛、数位信号与模拟信号模组,以及IO-Link主站和设备等,灵活适应各种主站系统与拓扑配置,大幅降低主系统总成本。


将於2020年发表的CPX-IOT边缘计算工业物联闸道及其云端服务,则可??能实践Festo气动与电动自动化元件全面的资料上云,将OT与IT融合为一体,为客户打造真正的数位化工厂智慧制造控制系统。让使用者能透过基於CPX-IOT的各种云端服务与软体产品构建,并落实「数位双生」运行理念,真正赋能智慧制造。



图5 : Festo即将发表的CPX-IOT边缘计算工业物联闸道及其云端服务,则可??能实践Festo气动与电动自动化元件全面的资料上云,将OT与IT融合为一体。(source:festo)
图5 : Festo即将发表的CPX-IOT边缘计算工业物联闸道及其云端服务,则可??能实践Festo气动与电动自动化元件全面的资料上云,将OT与IT融合为一体。(source:festo)
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