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軟硬體同步升級 智慧化檢測為品質把關
 

【作者: 王明德】   2018年12月18日 星期二

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近幾年因應各類產品的多元化及快速發展,在生產線系統漸趨精密與產品良率的邊際成本要求下,量產過程中的所有環節也逐漸受到重視。由於維持生產線的順暢運作絕對是強化產品良率的重要因素,尤其是生產線系統上各項設備在製造時的狀況需要隨時掌握,這也逐漸填補了控制與量測之間的差異。


過去廠商並不會太過注意產線的些微變化,因為產品毋須要求「高精度」,這些變化也不會降低產品的良率;但在產品愈發精密及複雜化之際,任何設備上的變化,哪怕再微小,都可能就會影響到產品元件的良率,因此維護產線的穩定性即成為提升產品良率的重點項目,而透過量測儀器來檢測系統是否仍維持生產水準,就成為兩者之間銜接的一道橋樑。


維持產線可靠性 從維修思維轉向維護

目前來說,自動化產業最擔心的就是停工的成本,一般而言,自動化設備每個零組件的壽命均不同,如果總是在設備出問題之後才進行維修,除了維修頻率將會隨著零組件老化速度不同而難以預測與控制外,設備的損害規模也會因時間遞延而無法預期。


凌華科技產品經理陳帥名指出,自動化設備最大的兩個問題在於自動化「介面的設計」與設備的「長期可靠性」,面對這兩個問題,更困難的面向,是如何找出自動化系統的弱點並加以驗證或改善。因此自動化系統的測試驗證為焦點,主要在於針對架構設計的整體評估。



圖1 : 凌華科技產品經理陳帥名指出,隨著工業4.0趨勢的到來,製程檢測的智慧化已成必然。(攝影/王明德)
圖1 : 凌華科技產品經理陳帥名指出,隨著工業4.0趨勢的到來,製程檢測的智慧化已成必然。(攝影/王明德)

這類測試驗證,除了必須針對系統本身的弱點以外,亦要兼顧使用情況,才能定義測試的項目及其測試的相關參數,舉例來說,自動化系統的裝配線現場,有可能會因電源的穩定性、檢測設備的正確性、允許誤差以及負載荷重的改變,進而影響到生產線設備的運作,因此如何維持設備能夠正常運作,又不會受到外界干擾源的影響則是考量重點,而其中又以感應器必須特別注意;感應器是自動化系統智慧化的核心,但也是最容易受到干擾的物件,一旦有電磁干擾或溫溼度變化,都可能影響其特性,而反饋到自動化系統的運作造成誤差。


除此之外,在加上產線製造精密元件時,包括震動或溫度的變化,也可能造成元件損壞而降低生產良率,因此如何事前預防,甚或是即時趨吉避凶,已成為自動化量測可介入的重要面向。


以簡化的角度觀察,自動化設備的檢測面向重點,不外乎包括「雜訊」、「溫度」及「震動」的量測,並透過得出的數據來分析自動化設備是否仍正常運作,以較「被動」的方式監控設備的運行狀況,但被動性的進行設備維護,對生產線的成本效益並非有利,NI也同意,由於時間成本及設備耗損將直接面對的是生產成本的提升,因此透過系統隨時的自我診斷與示警,就成為自動化量測可介入的系統面向,讓控制與量測更進一步的連結起來。


即時因應新變化 產線自我檢證有必要

過去是經由「經驗」判定,在發現設備有異時,再以被動方式透過檢測儀器測知設備病灶,近期開始有計畫地導入自動化量測,並訂定系統的設計及運作標準,讓使用者得以由完整的輪廓監控設備狀態,成為目前市場主要的發展面向。


從設備設計觀點觀察,完整的量化失效分析(FMEA)可說是整個自動化設備設計的核心設計技術之一,FMEA不只要了解自動化設備是如何失效的,還要了解失效模式引發的嚴重性,也必須了解失效模式間的相關性與可靠度的加成關係,才能夠進行最終系統可靠度的推導工作;對於每種潛在的原因,都必須針對其對於產品或加工處理過程的影響而加以考慮,並根據相應的風險,確定所要採取的行動措施,並在行動措施完成之後對風險重新加以評估。


評估系統的運作壽命與維修的機制,甚至利用適當的備用系統,以較低成本的系統架構達到高可靠度的設計,前述認證標準的重大特徵,就是協助設計者能夠參考公用的設計與數據,迅速建立自身設備的系統架構,或者改善設計,達到設備的預期目標。



圖2 : 機器視覺是製程檢測的關鍵設備,也是製造智慧化率先啟動的一環。(source:ADLINK)
圖2 : 機器視覺是製程檢測的關鍵設備,也是製造智慧化率先啟動的一環。(source:ADLINK)

但FMEA的困難處在於必須依照系統的弱點設立相關認證測試,這並沒有制式化的測試項目與方法,相對於以傳統固定測試項目的標準概念,有著相當不同的作法,也讓業者較難了解標準的核心與產品的認證方法。


因此標準認證單位,必須要協助製造商建立零組件與系統的可靠度資料,並輔以自動化的量測設備進行定時或即時的監控,以找到最佳化的維修時間點與更換零組件計畫,來維持整體系統的健康運作,避免產生頭痛醫頭、腳痛醫腳,而忽略更深層次的系統健康問題;更積極的做法,可透過相關資訊設計相對低成本高效率的備用系統,將系統的零組件壽命條件調整一致,減少不必要的高價零件系統,以降低系統風險與節省成本,這也是自動化量測介入的重點面向。


因此透過檢測分析建立可靠度,採取產線預知性的維護,以降低生產力的浪費而提高獲利能力,的確已成為系統發展的重點面向。量測設備或許型態有所演變,但本質未變的情況下,掌握自動化測試關鍵加速產品週期的整體效能,的確可認定為產業成功的要素,這其中包括軟硬體的整合,以及透過資訊統合進行系統更完整的分析,此兩面向也成為量測廠商整備的思考重點。


*刊頭圖(source:AMAX AI)


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