注塑成型生產(chǎn)管理是具有組織計(jì)劃與監(jiān)督調(diào)節(jié)的生產(chǎn)活動(dòng)，傳統(tǒng)的注塑成型生產(chǎn)管理是以手寫統(tǒng)計(jì)，容易衍生諸多風(fēng)險(xiǎn)與無法即時(shí)對策的問題，如：品質(zhì)不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率差等，導(dǎo)致生產(chǎn)管理改善的效果無法彰顯。
富強(qiáng)鑫集團(tuán)(FCS) PIM實(shí)驗(yàn)室以智慧注塑成型機(jī)控制器為主體，發(fā)展智能制造工廠系統(tǒng)iMF 4.0 (intelligent ManuFactory 4.0)，透過OPC-UA通訊協(xié)定收集必要的周邊設(shè)備與制程感測器資訊，使用乙太網(wǎng)路即時(shí)上傳制程數(shù)據(jù)至云端，建置制造資源資料庫將其轉(zhuǎn)換為整理設(shè)備效率(OEE, overall equipment effectiveness)生產(chǎn)趨勢、生產(chǎn)異常自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、制程參數(shù)紀(jì)錄等報(bào)表，實(shí)踐工業(yè)4.0行動(dòng)運(yùn)算、分析與優(yōu)化，以提升生產(chǎn)效率與降低生產(chǎn)浪費(fèi)，下述情境將說明如何利用智慧制造解決傳統(tǒng)生產(chǎn)瓶頸。
圖/ iMF 4.0智能制造工廠系統(tǒng)架構(gòu)
情境1：巡廠人員透過機(jī)臺控制面板逐一巡視設(shè)備稼動(dòng)與產(chǎn)能，設(shè)備稼動(dòng)與產(chǎn)能無法有效統(tǒng)計(jì)，且生產(chǎn)管理耗時(shí)費(fèi)工，無法集中資源解決生產(chǎn)問題。
解決方案：生產(chǎn)執(zhí)行看板匯整各產(chǎn)線產(chǎn)能狀態(tài)，設(shè)備OEE生產(chǎn)趨勢預(yù)警、異常停機(jī)與生產(chǎn)異常原因分類統(tǒng)計(jì)，巡廠人員透過生產(chǎn)執(zhí)行看板的目視管理，可迅速且即時(shí)地針對生產(chǎn)問題給予暫時(shí)對策，以提升生產(chǎn)效率與降低不良品產(chǎn)生。
圖/ FCS創(chuàng)鑫智能制造工廠之生產(chǎn)管理系統(tǒng)
情境2：整體設(shè)備效率OEE是由設(shè)備稼動(dòng)率、生產(chǎn)效率與生產(chǎn)良率所組成。傳統(tǒng)OEE依賴巡檢人員手寫紀(jì)錄生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)，提交至生產(chǎn)管理單位(戰(zhàn)情室)后，經(jīng)過分類統(tǒng)計(jì)的轉(zhuǎn)譯過程，方能擬定異常對策。作業(yè)數(shù)據(jù)收集容易遺漏或錯(cuò)誤，且轉(zhuǎn)譯過程耗時(shí)費(fèi)力，無法快速解析真因，致使生產(chǎn)效率低落與生產(chǎn)成本提高。
解決方案：iMF 4.0透過OPC-UA通訊功能模組，取得注塑成型周邊設(shè)備與環(huán)境監(jiān)控感測器資訊，并將此資訊自動(dòng)上傳云端系統(tǒng)，降低人工作業(yè)之遺漏與錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。
iMF 4.0 之OEE功能模組搭配OPC-UA通訊功能模組執(zhí)行數(shù)據(jù)自動(dòng)收集與統(tǒng)計(jì)分析，免去人工作業(yè)之謬誤；同時(shí)搭配生產(chǎn)執(zhí)行管理功能模組以快速解析設(shè)備稼動(dòng)率、生產(chǎn)效率與生產(chǎn)良率之異常真因，協(xié)助戰(zhàn)情室快速擬定對策。
iMF 4.0 之生產(chǎn)執(zhí)行管理功能模組透過行動(dòng)裝置快速點(diǎn)選回填停機(jī)原因與生產(chǎn)異常種類，上傳云端紀(jì)錄、分類、產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)報(bào)告，協(xié)助戰(zhàn)情室掌控線上稼動(dòng)狀態(tài)與判別異常真因，達(dá)到走動(dòng)管理與即時(shí)預(yù)防生產(chǎn)異常的目的。
圖/ iMF 4.0智慧制造工廠之系統(tǒng)概念
情境3：外在環(huán)境、原料變異、設(shè)備老化等因素影響注塑成型熔體在模穴里的流動(dòng)行為，致使成型能力產(chǎn)生偏移，監(jiān)控機(jī)臺成型過程的參數(shù)變化無法直接有效確保成型品的良莠。
解決方案：iMF 4.0提供品質(zhì)與環(huán)境感測功能模組能直接而有效地監(jiān)視熔體在模穴里的流動(dòng)行為，系統(tǒng)透過感測器的回饋，讓生產(chǎn)作業(yè)員能迅速發(fā)現(xiàn)制程能力偏移并即時(shí)回應(yīng)執(zhí)行對策。
情境4：生產(chǎn)現(xiàn)場以機(jī)械手臂取出成型品以降低人力需求，然機(jī)械手臂無法即時(shí)鑒別成型品品質(zhì)良莠，因此生產(chǎn)現(xiàn)場需額外增加人力執(zhí)行機(jī)邊品檢，無法真正達(dá)到節(jié)省人力的目的。
解決方案：iMF 4.0之品質(zhì)與環(huán)境感測功能模組可鑒別成型品質(zhì)，并搭配機(jī)械手臂自動(dòng)檢出疑似NG產(chǎn)品以減少生產(chǎn)人力投入成本。
情境5：雖然iMF 4.0之品質(zhì)與環(huán)境感測功能模組搭配制程能力監(jiān)視功能模組能直接而有效回饋熔體在模穴里的流動(dòng)變異，但仍需靠作業(yè)人員依據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行機(jī)臺設(shè)備的調(diào)控。
解決方案：iMF 4.0之熔體黏度抑制控制功能模組搭配品質(zhì)與環(huán)境感測功能模組可根據(jù)回饋的熔體流動(dòng)變異情況自行微調(diào)機(jī)臺成型參數(shù)，以確保產(chǎn)品重量的一致性。
情境6：多模穴模具常因模具加工、組裝精度或熔體的流變行為產(chǎn)生充填不平衡現(xiàn)象，生產(chǎn)作業(yè)人員需時(shí)時(shí)監(jiān)控各穴的流動(dòng)行為并手動(dòng)調(diào)控各穴熱澆道溫度，以確保充填平衡，此作業(yè)需仰賴人工與資深人員之技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。
解決方案：iMF 4.0之多模穴熔體流動(dòng)控制功能模組搭配品質(zhì)與環(huán)境感測功能模組可根據(jù)各模穴回饋之流動(dòng)不平衡狀態(tài)，搭配熱澆道溫度自動(dòng)調(diào)控使熔體流動(dòng)達(dá)到均一。
圖/ 邁向工業(yè)4.0步驟
iMF 4.0智能制造工廠系統(tǒng)有別于一般遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)及傳統(tǒng)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，除監(jiān)視與記錄注塑機(jī)成型作動(dòng)參數(shù)(機(jī)臺參數(shù))，更將視角延伸至成型制程參數(shù)(材料參數(shù)) ，強(qiáng)化成型參數(shù)監(jiān)控的有效性。
圖/ 智能制造工廠實(shí)景
此外，F(xiàn)CS針對注塑場域規(guī)劃，以O(shè)T萃取場域的生產(chǎn)特征，IT與OT串聯(lián)機(jī)臺設(shè)備的訊息，將三者有效融合，并大量運(yùn)用統(tǒng)計(jì)、變量分析與人工智能(AI)執(zhí)行數(shù)值的分類、解析，提升異常排除對策的擬定與執(zhí)行的即時(shí)性，大幅度增加資料再利用的附加價(jià)值，簡化生產(chǎn)管理、降低管理人力成本，適合中小企業(yè)管理應(yīng)用。
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