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看好液氣壓元件前景 加碼提升5G時代競爭力
 

【作者: 陳念舜】   2019年12月16日 星期一

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在目前推動製造業競相邁向工業4.0終極目標的過程中,再加入5G垂直應用之後,除了將更提升電動、感測元件發展外,液氣壓元件也因為幾乎可不假外力驅動自動化設備,而更受重視,包含台灣氣立公司、德國Festo等國內外大廠均加碼投資建廠,並改造營運管理模式。


其中上市大廠台灣氣立公司以「氣立可(CHELIC)」品牌行銷國內外,主要生產氣壓調理組合、閥類,以及多樣氣壓缸、驅動與接頭組件等氣動元件,並廣泛應用於智慧型手機、汽車及工具機等各種不同產業的工廠生產、維修與自動化設備。



圖1 : 氣立最新獲得台灣精品獎的模組化多功能聯座型真空發生器,不僅可省下安裝與配線的空間;還能讓客戶依實際使用需求從遠端調配、控制真空發生與破壞,而極富有彈性。(攝影/陳念舜)
圖1 : 氣立最新獲得台灣精品獎的模組化多功能聯座型真空發生器,不僅可省下安裝與配線的空間;還能讓客戶依實際使用需求從遠端調配、控制真空發生與破壞,而極富有彈性。(攝影/陳念舜)

隨著工業4.0已成主流,該公司也在近年來逐步加入電控、線軌等元件整合應用;進而放眼未來5G時代,由於從自動化升級的智慧工廠需求加速,在生產製程變更與降低勞工生產成本趨勢下,製造業增加資本支出,投入設備汰換需求增溫,預期可望受惠。


台灣氣立公司研發中心副總經理李世榮指出,由於氣動元件主要透過空氣驅動而省下大量外部電力來源,即使空壓機耗電仍低於一般電動設備;以及現今氣動元件廠商也不斷改善節約、控制能力,未來將部份氣動產品搭配電控元件發展,仍會相對優於液壓、電壓驅動模式。


同時考量氣壓自動化系統的採購、維運成本,也相對低於電壓驅動的每具夾爪、自動化設備,都須要各搭配一部馬達、編碼器、驅動器、控制器、線軌/螺桿等元件,就約占總成本2/3~3/4,相對高於前者每部空壓機透過氣壓缸,就能同時驅動5~8部自動化設備或夾爪的成本3倍以上;且即使未來若有缺/跳電危機,洩氣與漏電造成的危害仍不可同日而語。


強化氣動元件通訊能力 迎向5G、AI應用加值 

因應未來5G、工業4.0應用勢必聚焦於產品對外溝通能力,目前該公司也逐步將氣動元件導入通訊功能,繼成立電控研發中心以來推出的多款電控比例閥、電子流量計產品。僅能將蒐集到的反饋(feedback)資料「可視化」,或通過D-Sub接口輸出,既讓使用者得知,並監控管路空氣即時流量,一旦發生洩漏或氣動元件穩定性衰退後示警、替換;甚至可配合客戶需求,提供自家產品的真實使用壽命,以協助精準執行預測診斷功能,均獲得台灣精品獎肯定。


如製造業為了保護更輕薄、高值化產品,對於自動化真空吸附夾取功能的需求越來越大,加上為了節省設備安裝空間,氣立最新獲得台灣精品獎的模組化多功能聯座型真空發生器,不僅在單體上採取輕薄設計,當組成聯座時通過單一接頭整合進/出氣口,省下安裝與配線的空間。在加裝電磁閥、感測器之後,還能讓客戶利用電源開關,依實際使用需求從遠端調配、控制真空發生與破壞而極富有彈性,一旦吸附完成自動斷氣節能,待達到低壓下限時再起動空壓機,提高真空度。


還能讓使用者透過內裝LCD顯示真空壓力的數位傳感器,即時觀察真空壓力變化,並輸出數位及類比訊號,切換壓力單位;且可快速拆裝替換濾心耗材、調整真空破壞的流量;搭配可替換式接頭設計,快速更換不同管徑大小的接頭,以滿足不同作業需求。


等到未來5G、AI應用成熟,氣立還能順勢搭上高速發展列車,包含可通過CC-Link、IO-Link輸出資訊管理,以隨時檢修設備、元件預防洩氣,或供AI學習、分析、判斷、預測,解決現今空壓機產氣後往往有50%流量虛耗,而無法被充份利用的問題;進而促使空壓機僅產出合宜空氣量,屬於主動式節能手段之一。


李世榮表示,待進入5G時代後能傳送大量資料,除了有利於工廠自動化之外,還能加入業務、交貨、研發平台;甚至有利於邊緣運算(Edge champing)分散處理運算、儲存資訊,只有非必要資訊才上傳雲端,同時減輕初期昂貴的建置成本,也避免雲端運算過於緩慢或有資安疑慮。


且即使在5G除了導入自身垂直應用之前,也有半導體、面板、電路板業者已開始藉投入次世代先進製程獲利。氣立已除了提供暢銷多年的PR系列機械式無桿缸,既節省空間也讓移動更為穩定、易用,甚至通過大廠認證導入製程。最新獲得台灣精品獎的MRBT磁偶式無桿缸,則採取了磁力原理作動與精密壓鑄的鋁材本體,比起一般鋁擠型氣缸特性的優勢,便在於不會產生微量漏氣,適用無塵及氣流影響限制較高的作業環境;且無須耗費較大氣壓推動氣缸,節能效果較佳。



圖2 : MRBT磁偶式無桿缸採取磁力原理作動與精密壓鑄的鋁材本體,比起一般鋁擠型氣缸少了微量漏氣,適用無塵及氣流影響限制較高的作業環境,且節能效果更佳。(攝影/陳念舜)
圖2 : MRBT磁偶式無桿缸採取磁力原理作動與精密壓鑄的鋁材本體,比起一般鋁擠型氣缸少了微量漏氣,適用無塵及氣流影響限制較高的作業環境,且節能效果更佳。(攝影/陳念舜)

另由於受力點不在本體,還能增加氣缸本身所乘載重量,得以透過加裝鋼製主軸和精密研磨滑軌,大幅提升氣缸整體的剛性、作動精度與穩定性;或配合客戶所需,將氣源接頭安裝於氣缸兩側或同側,再行選用油壓或氣壓緩衝裝置,以減少所受到的衝擊力,延長使用壽命;若搭配自動化場合使用磁性感應器,將更容易掌控氣缸的作動狀態。


擴建智慧工廠與平台 落實一貫化垂直整合

值得一提的是,即使面臨當今中美貿易戰衝擊,氣立仍堅守本業,追求一貫化垂直整合上游材料、熱處理、壓鑄等生產流程。繼去年已在中國大陸新併購一家壓鑄廠之後,接著還會在位於浙江平湖的「氣可立科技園區」設立新廠,溯及上游整合模具設計製造、澆注鋁壓鑄件之外,還規劃下游金屬陽極處理與表面烤漆等製程,並納入廢水處理設施。以確保未來新品開發的所有問題都能在廠內解決,省下長途搬運的時間、成本;還能透過連網監控來提升良率、排程效率和稼?率。未來還將投入智慧型手機、電動車所需二次再生電池,將內部結構改變為不鏽鋼,取代易受電解液腐蝕的陶、鋅、鎳等材質。



圖3 : 即使面臨當今中美貿易戰衝擊,氣立仍堅守本業,追求一貫化垂直整合生產流程,接著還會在位於大陸平湖的「氣可立科技園區」設立新廠。(source:氣立)
圖3 : 即使面臨當今中美貿易戰衝擊,氣立仍堅守本業,追求一貫化垂直整合生產流程,接著還會在位於大陸平湖的「氣可立科技園區」設立新廠。(source:氣立)

近年來氣立也透過內部資訊研發部門逐步改善自家工廠管理能力,除了已通過機上盒(SMB)聯網蒐集所有機台稼動率、換刀時機和開機時間等更大量製程數據,持續在集團內所有廠區導入資訊化;並將原來已是半自動/全自動化工廠,再加入測試機台分析、預警,結合製造流程與ERP、MES生產排程、刀具管理制度;進而建立私有雲,整合其他上游供應商,或讓業務使用CRM資料庫與倉儲部門共享資訊,成為對外搶單利器。


台灣氣立公司總經理特別助理游博勳指出,由於該公司台灣廠內共有多達40~50部CNC工具機,也將自家產品用於線上組裝機台;於大陸工廠規模更是台灣4倍大,唯有先在台灣廠試煉完善後,再將這套制度引進大陸工廠。」


估計等到明年平台、系統架構完善後,將先主要用於改善自家製程,蒐集戰情數據等資料庫應用,並留有介面供未來多機聯網溝通、傳輸稼?率、耗電量等更多參數運行資料,或供集團內部管理。一旦有機會與大陸工廠連線,就能讓使用者或供應商藉此平台共享,無紙化瞭解雙方交期或認證資訊;進而妥善分配資源,期許5年後走向高度智能化工廠。


打造亞洲智能工廠與平台 強化氣動元件競爭力

無獨有偶的是,2016年12月德國Festo集團也在大陸濟南投資總額超過3億歐元,建造了新的全球最大生產中心,總面積43萬m2將建有生產車間、物流中心、雙元制培訓中心、實驗室、智能製造平台、辦公樓等。


Festo濟南全球生產中心總經理陳宏表示,「該公司建成後的新工廠將會採用智能製造和自動物流系統,大量採用全球頂端的工具機設備和自動化的加工和組裝技術,達到與德國工廠相同的製造技術水平。主要生產供應本地市場的暢銷產品,包括單片閥、閥島和氣缸等本地市場暢銷的產品,推進在大陸本地化進程的核心戰略。」


此外,Festo作為德國「工業4.0平台」的發起領導企業,既不斷努力於工業的數位化革新外,也在台灣成立體驗中心,呈現最先進新穎並適合本地客戶需求的應用方案概念,切實提高客戶的生產效率、產品品質、創新程度、以及最終提升市場競爭力。


回顧40年前Festo台灣由Festo家族代表Dr. Wilfried Stoll親自建立後,經歷了台灣製造業的發展、轉型、升級;進入21世紀後,以中小企業為主體的經濟則遭遇了強烈挑戰而進行組織調整,並在2019年Q1正式成立大中華業務區,將生產、銷售、研發統一管理,以展示Festo集團總部對大中華市場的認識與授權,除了更好立足與服務本地外,更能充分達成產銷研的資源協同利用,強而有力地服務台灣客戶。


為了針對不同行業客戶的訴求,提供滿足客戶需求的產品和服務,該公司還在銷售體系中建立起以行業為導向的分類方式,Festo認為唯有以瞭解各行業市場的專家來服務客戶,才能為客戶做出適切的貢獻。基於台灣在製造電子元件和設備居於世界領先地位,Festo除了提供該公司核心產品和更高附加價值的服務外,更以圍繞高科技元件、客製化產品、系統化業務等範疇,以及諸如節能、設備安全等議題上,提供實質的協助與服務。


包含近年來與未來提供的核心產品、新產品、解決方案皆包含:氣動、電動、物聯網和數位化技術,且大部分都採用模組化設計理念,以外觀小巧的產品節約安裝空間,可靈活接入無線通訊網路;並藉友好及使用便捷的使用者介面,滿足各行業自動化工藝的專業需求,得以滿足未來電子與輕組裝產業要求產品小型化與輕量化的趨勢,協助客戶「以小博大」創造巨大價值,滿足廣大製造業客戶對於模組化、節省空間、無線設備的需求。



圖4 : Festo在2019年最新發表的新一代分散型遠端IO系統自動化平台CPX-AP-I,能容納多達500個模組,靈活適應各種主站系統與拓撲配置,降低主系統總成本。(source:Festo)
圖4 : Festo在2019年最新發表的新一代分散型遠端IO系統自動化平台CPX-AP-I,能容納多達500個模組,靈活適應各種主站系統與拓撲配置,降低主系統總成本。(source:Festo)

其中Festo早在1989年發明的閥島產品及其控制平台,就是一種典型的順應工業4.0發展趨勢,將氣動和電動彼此個性化融合的成功產品。如今更持續擴大投入研發,以真正實現工業4.0數位雙生(Digital Twin)世界,解放人類生產力,已經在未來為客戶提供更多創新的電動類、數位客制化、預測診斷的產品和服務;另可提供選擇搭配產品的專業諮詢服務,則包含:FEC體驗中心服務、應用工程師諮詢與產品支援服務等。


以及該公司2019年最新發表的新一代分散型遠端IO系統自動化平台CPX-AP-I,採用了Festo自主創新開發的基於工業乙太網的AP通訊連接技術,資料速率可達200Mbaud、掃描週期15μs,模組與模組之間的線纜長度可以長達50m;打造的電氣連接平台可以容納多達500個模組,包括:Festo閥島、數位信號與模擬信號模組,以及IO-Link主站和設備等,靈活適應各種主站系統與拓撲配置,大幅降低主系統總成本。


將於2020年發表的CPX-IOT邊緣計算工業物聯閘道及其雲端服務,則可望能實踐Festo氣動與電動自動化元件全面的資料上雲,將OT與IT融合為一體,為客戶打造真正的數位化工廠智慧製造控制系統。讓使用者能透過基於CPX-IOT的各種雲端服務與軟體產品構建,並落實「數位雙生」運行理念,真正賦能智慧製造。



圖5 : Festo即將發表的CPX-IOT邊緣計算工業物聯閘道及其雲端服務,則可望能實踐Festo氣動與電動自動化元件全面的資料上雲,將OT與IT融合為一體。(source:festo)
圖5 : Festo即將發表的CPX-IOT邊緣計算工業物聯閘道及其雲端服務,則可望能實踐Festo氣動與電動自動化元件全面的資料上雲,將OT與IT融合為一體。(source:festo)
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