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德系大厂导入AI服务先行
零组件赋能设备加值

【作者: 陳念舜】2024年05月29日 星期三

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历经2023年工具机产业寒冬,由於通膨迟迟未消,美元延後降息,导致台湾厂商仍然面对分别来自日、韩与中国大陆等对手的竞争加剧,未来势必要透过软体、智慧化服务等创新商业模式为产品加值,包含德系控制器或传动元件等零组件大厂也延续工业4.0优势,先行导入应用人工智慧(AI)先行。


为迎接全球未来产业永续变革、快速变动的国际产业环境,包含目前数位分身(Digital twins)机器学习、生成式AI等创新技术,正在彻底改变企业制造产品和优化流程的方式,不仅从售前选择合适的零件开始,AI就简化了设计、制造、现场生产人员的工作;还可用於售後维修营运、客服及教育训练等。


惟因售後服务较不涉生产安全和机密且数位资料相对完整,方便导入AI大语言模型(LLM)演算而先行;还有业者可从打造数位分身开始,内化为智慧机械的感测器、同规共轨和产业共通规范,来提升资料交换效率、减缩人员学习时间,避免容易加工出错而浪费材料、增添不必要的耗能和排碳,德商则延续自追求工业4.0目标以来,扮演数位转型的领头羊角色。



图一 : 因售後服务方便导入AI大语言模型,德商则延续自追求工业4.0目标以来,扮演数位转型的领头羊。
图一 : 因售後服务方便导入AI大语言模型,德商则延续自追求工业4.0目标以来,扮演数位转型的领头羊。

igus智慧工程塑胶 加速永续工业4.0转型

动态工程塑胶专家(motion plastics)igus便在今年四月举行的汉诺威自动化工业展上,展示该公司旗下一款基於AI的应用程式igusGO,强调系利用AI演算法来识别物体,并推荐能提升可靠性和降低成本的igus产品,於数秒钟内向设计工程师展现该如何使用igus的免润滑动态工程塑胶零组件,并针对应用产品优化的潜力。


目前igusGO大脑中已有超过580种不同的应用,且数量与日俱增,涵括从咖啡机、起重机到飞机,同时快速浏览不断扩长的产品系列。举挖土机客户的设计师为例,如今已毋须翻阅产品目录、打电话或写电子邮件,只需拍摄一张应用照片,igusGO就能推荐由高动态工程塑胶制造的重负载轴承。


同时展现igus基於AI的智慧工程塑胶和科隆智慧的线上工具,包括配备智慧感测器的拖链系统、耐弯曲电缆、线性滑轨及自润轴承、鱼眼轴承和转盘轴承等,可利用感测器、评估模组和软体,实现动态产品即时状态监测、使用寿命计算,确定产品的最隹保养时间。进而连接到各种网路和物联网,整合到预测性保养概念中,避免因工厂意外停机而造成昂贵损失;且强调必须在产品的生命周期结束时更换零件而不过早,才能真正为永续发展带来助益。



图二 : 由igus开发低成本机器人技术、智慧保养和基於AI线上工具igusGO 应用程式,可在数秒钟内显示起重机的优化潜力,让客户应用为永续的工业 4.0 做好准备。(source:igus GmbH)
图二 : 由igus开发低成本机器人技术、智慧保养和基於AI线上工具igusGO 应用程式,可在数秒钟内显示起重机的优化潜力,让客户应用为永续的工业 4.0 做好准备。(source:igus GmbH)

如今,igus还在不断开发智慧工程塑胶服务,以应对当前劳力短缺等挑战。例如经由superwise的数位化服务,现在只需少数人员透过中央控制台,即可随时监控自身应用。另透过智慧连结应用、产品和感测器资料,以及选用物联网实现全面的「塑胶智慧」,让客户能自动收到即时的保养通知、报价、预警或精进技术建议;进而协助没有时间监控自身应用的企业,一旦有事需要处理时由igus主动联系。


igus拖链系统执行长Michael Blass指出:「在面临多重危机的时代,经过superwise将智慧塑胶的现代感测器技术与全方位的数位创新服务相结合,会对企业竞争力发挥前所未有的决定性影响。让没有深厚专业知识且预算较低的中小型公司也能从预测性保养等趋势中受益,这是我们的重要使命。」


igus同时还展出多款低成本自动化领域的新产品,即是所称「科隆智慧」技术的所在。包括ReBeL协作机器人的随??即用版设备齐全、提供更紧凑解决方案的ReBeL KID等,所有igus的机器人从射出成型、组装电路板到程式设计都是「科隆制造」;甚至於结合无人搬运车系统(AGV)组成开源解决方案和自主学习平台,利用AI模拟帮助企业更快速、轻松地开发自动化解决方案,客户毋须购买机器人并投入精力整合,而是可以提前测试其应用。


进而导入AI语音和手势控制产品,可将Amazon Alexa直接连接到igus机器人,或透过ROS 2整合手势控制的直观操作性;并轻松快速地整合视觉感测器,利用AI监控机器人,未来定义机器人动作将变得非常简单。


igus机器人团队也正在研究使用语音或手势,实现程式设计等完整应用;加上经济实惠的价格,为低成本机器人开门进入大众市场。Michael Blass总结:「透过将我们的创新产品与数位服务和新技术相结合,我们希??展示免润滑动态工程塑胶可以改善广泛的应用,使其更具永续性并能够实现工业 4.0。」


西门子软硬体解决方案 构建数位制造核心应用


图三 : 在西门子数位工业首度发表MACHINUM数位制造解决方案中,不只可看到分析、模拟结果,并利用AMW/Capture快速搜集连续高频数据,找出传统难以解决的工程问题。(摄影:陈念舜)
图三 : 在西门子数位工业首度发表MACHINUM数位制造解决方案中,不只可看到分析、模拟结果,并利用AMW/Capture快速搜集连续高频数据,找出传统难以解决的工程问题。(摄影:陈念舜)

西门子数位工业也在稍早前的三月於台北举行的台湾国际工具机展(TMTS 2024)聚焦3大核心概念,从设计、执行与最隹化,首度发表全方位工具机软硬体解决方案MACHINUM数位制造,搭配SINUMERIK尖端科技的双品牌策略,协助工具机业者推进数位转型,实现产业绿色转型;更让加工产业走在多元变化的市场需求前,实现跃进式发展!


西门子全球总部工具机部门??总裁Sascha Fischer表示:「目前全球工具机产业面临着诸多挑战,有效的资源运用不仅能加速推动产业永续发展,也是新商业模式的成功关键。数位转型及永续发展成为西门子当前驱动产业推进的双轴引擎,将透过西门子的数位化创新科技,打造机械制造的永续力!」


在该公司数位工业软硬体整合的催化下,可让工具机产业从有限的资源获取更多的效益,引领产业打造循环再生数位应用。针对工具机产业3大竞争力要素:速度、灵活性与持续力三位一体,构建数位制造的核心应用;并利用创新软体技术,如数位分身、AI应用、大数据分析等,让生产效率、稳定度及成本效益更上一层楼,迎向工具机永续未来。


例如透过MACHINUM的ACM suite自适应切削速度控制,以AI自学习切削条件优化进给速度,高效率节能最隹化生产,保持稳定并缩短加工时间。当切削异常或负载过大时减速或中止,避免损及工件、刀具浪费,同时提升产能效率约17%及延长刀具寿命,实现减碳的目标。进而搭配AMWT可靠的工件数位分身平台,事先以加工程式预测加工件品质,并协助找出问题,支援搜集机台伺服资料,实现进阶模拟克服制程瓶颈。


因应制造业缺工危机,在亚洲首度演示的新一代SINUMERIK 828D Gen.5标准型控制器也支援数位分身平台,提供友善对话式操作的人机介面,让使用者不必耗时记忆语法及指令,只须了解产品外观、选对刀具,即可输入叁数後直接加工,控制器甚至还具备避免碰撞的防呆功能,估计将於2025年正式发表。


MACHINUM解决方案同时利用边缘运算(Edge computing)技术整合,呼应数位分身应用,可提供先进的工具机监控技术,预防性识别潜在问题,减少突发性维护成本及停机时间,使之更有弹性而加快上市时程。


在TMTS现场展出工具机制造的数位解决方案中,不只可藉此看到分析、模拟结果,并利用AMW/Capture改善加工制程,搭配Edge AI工业电脑在边缘开始快速搜集连续高频数据,撷取最高支援100组、1ms取样频率传输供专家系统分析、比较加工时与出厂前的CAD/CAM规划原型条件是否一致,影响机台效率低於5%。


让客户得以虚拟量检测取代3D量床,快速找出传统难以解决的工程问题;并符合IEC62443等多项国际资讯安全标准,确保客户资料安全。可使用自订Edge Apps,针对程序和机器的整体状况监控和最隹化,在发生异常时维护;或是透过Edge Apps应用软体开发套件(AppSDK),让使用者能快速建立新应用程式,满足个人需求和其他使用案例。


西门子表示,未来工具机或加工业无论是要追求AI、软体加值,首要能掌握过去为台厂弱项的加工策略Know how、终端市场需求,进而整合资源打造生态系。而非一昧沉沦於回到过去,可由供应链协力达成70~80%性能、cost down的概念,既与现今全球供应链重组竞争的国际市场脱节,也不利与大陆、南韩等庞大规模产能竞争。


海德汉开放式介面 方便客户掌握加工策略


图四 : 海德汉公司新世代TNC 7控制器也透过熟悉的Klartex对话功能和新开发的图形化编程简化应用,在机器上优化日常工作流程,让使用者操作更顺畅。(source:海德汉)
图四 : 海德汉公司新世代TNC 7控制器也透过熟悉的Klartex对话功能和新开发的图形化编程简化应用,在机器上优化日常工作流程,让使用者操作更顺畅。(source:海德汉)

海德汉公司所展出的新世代TNC 7控制器也发表OCM新世代自适应摆线切削功能,提供粗切、精切及智慧倒角工法,以对应不同制程皆能在一定时间内,提高切削效率、材料移除率,从而确保出色生产力;透过Model Aided Setup功能,经过教导式完成6D工件原点设定,实现简单且安全的工件原点辅助设定。


同时透过熟悉的Klartex对话功能和新开发的图形化编程简化应用,在机器上优化日常工作流程,让使用者操作更顺畅。包括提供智能和全新的图形化编程功能,可以直接通过手势在触控萤幕上绘制轮廓编程,再将绘图转换为Klartext格式的程式并保存;即使尺寸不适合NC编程的复杂轮廓,也可轻松编程。


至於AI应用也可利用新款TNC 7控制器的Open Source开放优势、越作越大的萤幕操作介面等,协助许多有意自定义设定介面差异化、编写python的用户,基於可填写的表格和对话式,提供了最隹操作便利性和导引;透过在触控萤幕上动态点击和滑动,轻松实现旋转图像、选择和导引功能。


海德汉公司进一步指出,就连目前热门的数位分身概念其实在海德汉早期推出的程式模拟器就已见端倪,让使用者能从PC上检测工件和机器运动姿态,以防止碰撞;再将真实机台运行数据、马达叁数等加入模拟器,如同在现场机台侧操作。


藉此让模拟加工时间更接近真实,以便精确估算成本,可投入整线/厂规划、快速设定、部署。如今还可利用Process Monitoring功能监控无人自动化工厂,以防止意外出错或碰撞,提升自动化可靠度。


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