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技術趨勢
Smart Machine Engine 智慧機械聯網平台
2020.05.14∣瀏覽數:1117

國立虎尾科技大學智能機械與智慧製造中心團隊所研發Smart Machine Engine智慧機械聯 網平台,提供製造業現場的加工生產設備聯網技術,本系統主要是著重在將現有的工業相關的 技術、感測器與智慧補償統合起來,來建立具有快速整合、高度智慧化與人力資源效率的智慧 型工廠。其技術基礎則是物聯網、行動裝置整合以及使用德國主推的工業通訊協定OPC UA串 聯各大控制器廠牌(包含Robot、CNC與PLC),透過OPC UA,不僅有更高的資安安全性,也可以實現遠程系統的控制。
文 ◆ 智能機械與智慧製造研究中心 –覺文郁、謝東賢、謝東興、侯信宏、陳柏宇、黃永全、謝明松、陳敬宗、蔡伶瑜、郭冠良、廖上愷

傳統工廠需要有龐大的人力去無時無刻 去監看機台,且無法控管稼動率以及生產排 程等等,以至於過於浪費人力以及工廠機台 使用率,如下圖一所示為傳統工廠架構示意 圖。透過裝設本系統可以大幅的減少人力成 本,並提升生產效率及品質,如下圖二所示 工廠採用SME系統後示意圖。然而,透過 本系統可以快速將工廠智慧化。現在階段本 系統支援CNC控制器廠牌包含國內外商用 控制器Fanuc、Heidenhain、Mitsubishi、 Siemens、Mazak、SYNTEC、LNC與 ITRI ;機械手臂支援部分包含 Fanuc 、Delta、LNC、Yaskawa、UR與Toshiba;最 後PLC部分則是Mitsubishi系列、KEYENCE 系列、DELTA系列、OMRON系列、士林電機系列。

一般市售上的機聯網整合軟體大多只能 收集參數,而無法進行外部裝置整合。舉例 來說:透過機上盒我們可以輕鬆實現遠端即 停、執行程式、感測器整合(溫溼度感測器、 振動)、更可以連接無乙太網路的舊型工具 機,而無須再加購昂貴的AD轉換卡以及減 少大量的開發時間,並且透過機器學習的方法,將抓取的數據進行特徵分析,以及透過 演算法進行系統的模型建立,進而開發出可 以有效解決產業界的問題的相關服務。目前 Smart Machine Engine智慧機械聯網平台 實際應用於工具機中心廠、SI系統整合商、 ERP/MES廠商、還有傳產及金屬加工中小型企業。

Smart Machine Engine智慧機械聯網平台 所支援的相關應用服務如下:

1. 設備電力監控與應用系統
設備電力監控與應用系統是透過感測器及 訊號擷取卡,抓取機台電流狀態,進而換算成 機台使用電量,用於協助客戶監控機台的用電 量,並提供歷史耗能資料幫助客戶了解,哪 一個加工程式秏能最大,客戶可以對此加工程 式進行優化,在生產管理上進行成本節流的動 作。也可以透過抓取電流建立加工樣本,並透 過樣本比對,判斷系統運作狀態在設備運轉過 程中發生異常時候,啟動警示及保護機制。設 備電力監控與應用系統介面如圖三、四所示。

2. 機台防碰撞系統
Guardian EMS(Equipment Monitor System)設 備監控系統是Guardian資料針對設備生產在刀具 使用過程中的一款刀具狀態分析軟體,通過採 集各軸相電流、震動及溫度資料進行分析的方 式,真正意義上做到預測刀具壽命、即時監控 設備狀態、預防碰撞、預測刀具磨耗及回饋磨 耗量至控制器,讓生產過程中停機換刀的處理 更加遊刃有餘,避免因刀具斷刀、崩刃、破損 而導致設備、刀具、夾治具與產品品質損失。 機台防碰撞系統功能示意圖如圖五所示。
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