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機械工業雜誌/Journal of the Mechatronic Industry

財團法人工業技術研究院,正常發行

5-year IF 0.022
0.022 2024 年
Discipline Ranking
工程 19
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臺灣工具機產業在全球市場中具有顯著影響力,但目前面臨多重挑戰,包括全球經濟變遷、地緣政治衝突和市場競爭加劇。為應對這些挑戰,特別邀請臺灣工具機既零組件工業同業公會理事長陳伯佳來分享,產業如何透過「雙軸轉型」策略來提升技術創新和實現綠色永續,包含知識管理平台推動和AI技術的發展策略,希望能藉此提升產業在全球市場中的競爭力。

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全球製造業,在政治、經濟、環境、社會、技術領域持續面對重大趨勢變化,包含美中對抗、生產基地轉移、人口老化、淨零排放等。製造企業為了維持獲利、為客戶創造價值、保障員工權益及善盡社會責任,必須透過各種可能策略來滿足前述發展需求。而發展、導入智慧製造應用方案是近年來已獲得眾多企業採用的主要策略。智慧製造應用方案發展涉及眾多致能技術,其中人工智慧的重要性正持續提升。特別是近年來在諸多產業引發應用風潮的生成式AI,許多製造企業也在加速開發應用方案與導入製造場域。因此本文將說明AI在製造領域應用模式、效益,以及生成式AI在製造領域的發展潛力。

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李建毅 楊善荏 莊佳瑾 and other 4 authors

虛擬工具機數位雙生平台透過整合虛擬系統,於工具機投入生產前模擬加工流程,確認加工程式與調整機台參數,節省生產時間成本。本文介紹五軸工具機數位雙生平台,開發數控模擬器、工具機3D運動模擬、主軸熱溫升補償等功能模組,串接FANUC、SIEMENS、SYNTEC等廠牌數控模擬器,設定五軸工具機虛擬構型運動鏈以進行加工模擬,並加入主軸熱溫升補償模組來模擬實際工具機的主軸熱位移補償機制,使虛擬工具機更貼近真實機台運作情形,達成更準確的工件預測結果。

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廖建智 陳佩吟 何筱晨 and other 1 authors

全球製造業在2022年和2023年受到美中地緣政治競爭、疫情引發的供應鏈混亂以及俄烏戰爭導致的能源危機等因素影響,使臺灣工具機產業面臨巨大挑戰;本文主要說明通過智慧化與數位化升級,對準高階專用機進行客製化開發,提升臺灣工具機產業的開發能力,其核心技術包括傳動系統設計開發、結構輕量化設計和伺服控制整合結構響應設計技術,傳動系統設計主要進行螺桿、馬達與軸承…等元件規格的最適化匹配計算為主,目標是在為低成本架構下完成傳動規格需求設計;結構輕量化設計方面,則運用拓樸優化和新興複材的引入來降低能耗,實現綠色工具機的目標;伺服控制整合結構響應之設計技術則是整合傳動系統、結構響應與控制技術,進行全方面的系統機電整合分析,藉以對準客戶真正的加工品質需求。本文強調智慧化與數位化升級在提升工具機產業開發能量中的重要性,目的是保持臺灣工具機產業在全球市場的競爭力,促進產業持續健康發展。

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中美貿易戰持續影響下,跨國公司正積極重塑供應鏈,而東南亞成為佈局生產基地首選,許多臺商正在找尋可以快速將總部技術投射至海外產線的技術以便將生產基地快速遷移與重組。另一方面淨零碳排的趨勢以及支援海外產線的時效性使得整合數位雙生的沉浸式互動系統將成為跨國工業技術服務的重要工具之一。隨著人工智慧、高速通訊以及半導體技術的快速進步,開發者可以獲得更強大的工具打造用於異地產線技術服務的沉進式互動系統。本文將簡述工研院近年來結合數位雙生與沉浸式互動技術打造遠距協同工程應用情境的研發現況,並對於未來可能的營運模式提出建議。

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本文將提出機聯網稼動可視系統與地雲引擎平台技術,協助傳統製造業導入先進資通訊技術,加速現代工業轉型。以往不透明且難以掌控的生產現場看板管理,導入機聯網、生產管理、稼動可視化、設備狀態監控及主動通報等技術,本文說明如何協助國內吹瓶設備製造商,實現單機連續多段製程的全面監控,包括入胚、加熱、成型、出瓶等過程,透過感測器精確監控並統計產線稼動狀況,讓整線提高生產效率,降低資源浪費,並搭載能耗記錄分析平台,達成高量產並兼顧節能減碳的需求。另外,地雲引擎以OPC UA工業用通訊介面,達成跨廠跨區的異地資訊整合,使企業更容易接軌國際標準,以工業4.0智慧服務,讓企業提高產品智慧化等級,也更加強化售後維護,提升國際市場競爭力。

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林煒祥 李日傑 張仲敏 and other 1 authors

五軸工具機的主要構成包括機床、滑軌、螺桿、馬達以及移動平台,不同的構型中其機構的堆疊關係不同,雖然都是以伺服馬達進行驅動,但相同的移動命令下,會對應不同的機構變化,也因平台的重量不同,導致在執行相同命令時,產生不同的能耗。本文首先使用反向傳播類神經網路進行建模,分析設備各軸的耗能效益,再透過非凌越排序基因演算法,計算最低能耗參數,在保持相同加工成品的條件下,完成節能效益最大的加工路徑,並至凱柏U250i五軸工具機加工驗證,驗證結果可節省30%的功率消耗。

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陳靜波 陳羿銘 林怡瑾 and other 4 authors

為因應產業對高效、彈性及智慧型生產的需求,製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES)在智慧製造中扮演關鍵角色,提供生產計畫管理和設備監控等功能,並即時反饋生產線狀態和數據。製造控制系統(Material Control System, MCS)則專注於提升工業自動化的效能、彈性及安全性,透過感測器技術、工業物聯網(Industrial Internet of Things, IIoT)及人工智慧(Artificial Intelligence, AI)的整合,實現即時數據收集與分析,從而做出最佳化的生產決策。進一步,製程異常偵測和切削參數優化可藉由分析製程振動訊號和應用深度學習模型來達成即時監控與品質控管。此外生產過程中還面臨能源管理和資安挑戰,隨著能源成本上升和IIoT裝置的普及,需加強能源管理並引入零信任資安模型,以保護關鍵資產。