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運用全自動虛擬量測與先進製造物聯雲之鋁輪圈加工自動化

摘要"

虛擬量測技術可在產品尚未或無法進行實際量測之情況下,利用生產機台參數與感測特徵,推估其所生產之產品品質,以便達到全檢之標的;換言之,虛擬量測可將離線且具延遲特性之品質抽檢改成線上且即時之品質全檢。本研究團隊所研發成功的全自動虛擬量測(Automatic Virtual Metrology, AVM)系統已成功地運用於半導體、平面顯示器、與太陽能電池等高科技產業。本研究將展示把AVM系統應用於傳統的工具機產業。為了提升我國製造業製造系統之自動化與智慧化,進而提升產品之良率與減少生產成本,本研究團隊運用物聯網(IoT)、巨量資料分析、雲端運算、網宇實體系統(Cyber-Physical Server, CPS)、與AVM等技術,發展一個「先進製造物聯雲(Advanced Manufacturing Cloud of Things, AMCoT)」,其將可應用於我國之半導體、面板、及太陽能電池等之高科技製造產業,與如工具機等之傳統製造產業。本報告將以汽車鋁輪圈加工自動化為實例來說明AVM與AMCoT之功能與運作。

關鍵詞:全自動虛擬量測、先進製造物聯雲、鋁輪圈加工自動化。

產業界對自動全檢的需求

半導體、面板顯示器、與太陽能產業[1][2][3]是我國目前極重要的參項高科技產業,此參項產業投資規模龐大,各家廠商比的是量產規模,產能越大越具備生產效益。因此,在如此高的投資成本之下,如何應用自動全檢讓生產設備保持每天24小時不間斷地正常運轉且維持高良率就顯得十分重要,而加工生產的良率低代表產能的損失與資本的浪費。即便是屬於傳統產業的工具機加工生產[4][5][6][7],如汽機車零組件之鋁輪圈製造商,亦將高良率視為其生產的最高原則。因此,提高產品生產良率,實為現今產業界獲利的關鍵因素。
為達成上述目標,就必須在生產過程中對所有半成品及成品進行全檢。欲進行全檢的傳統作法,就必須要購置大量的量測機台,且須耗費大量的生產時間(Cycle Time)才能達成目標。然而,為節省成本,目前業界普遍是以抽檢方式進行品質監測,但如此並無法達到全方位品管。為能經濟實惠地達全檢之標的,就必須研發虛擬量測技術。況且,“安全性”是汽機車零組件加工生產的最高原則,對於加工品質的控管更是嚴苛,但目前國內工具機產業的產品品質檢測亦大多以人抽檢進行,若欲在製程中自動全檢引擎零件與傳動軸零件等,

國內尚缺乏技術。綜上所述,為達成能“將離線且具延遲特性之品質抽檢改為線上且即時之品質全檢”之境界,以便符合工業4.0之網宇實體系統(Cyber-Physical System, CPS)要求,就必須採用虛擬量測技術。

虛擬量測簡介

如圖1所示,典型加工精度量測為離機量測或機上量測。其中離機量測為工件加工後,取樣部分的加工件被送至三次元量床測量,以獲得取樣件的實際加工精度;此作法之缺點為量測延遲時間長,導致當加工品質劣化時,無法及時得知並改善,而產生大批廢料。另一方面,機上量測則為藉由量測探針直接量測加工精度,其缺點則為進行量測時,將占用機台可加工時間,導致降低機台稼動率。虛擬量測則可提供線上且即時之加工精度預測,能較離機量測更具效率、亦較機上量測更具有成本上的優勢。因此,虛擬量測技術能將離線且具延遲特性之品質抽檢改為線上且即時之品質全檢。……(更多內容,請見機新刊雜誌)

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