生產新視界 可視化的數位製造未來

生產新視界 可視化的數位製造未來

2年一度的EMO展會,對於金屬加工業者來說是非常重要且有趣的事,今年EMO展會主題為「智能科技驅動未來生產製造」,聚焦數位化與工業4.0在金屬加工業的重要性,展示未來解決方案。

數位化的重要性日益增加,這是EMO Hannover 2019的一個重要主題。「物聯網生產」展覽區全面概述了數位化的關鍵方面,例如數據分析,工業雲服務,製程監控,預測性維護,人工智能,機器學習及大數據管理。

透過元件及系統的數位化來增加機器和設備的效率以提升產品的品質及價值。數位化服務提供使用者可以利用感測器及其他元件,精確可靠的收集重要的數據資料,以監控生產過程及設備狀況。

 

臺灣智慧製造示範展

臺灣館於Hall 9 E08中展出,本次展覽藉由聯網設備,實現設備可視化與智慧化,由智慧機械邁向智慧工廠達到智慧製造並與全球市場接軌。如今產業發展潮流已由可視化更進一步到活用數據資料,設備運作狀態的掌握、分析等。展區中邀請國內法人單位及知名工具機及零組件廠商進行聯合展示。展示臺灣智慧製造技術亮點與推廣台灣精密工具機在全球市場的知名度。

 

顛覆世界的物聯網應用

UMATI

今年的EMO將基於工業4.0,數位化和智能網絡,關注可連續生產概念。來自十個國家的70家公司通過UMATI標準接口在漢諾威EMO 2019上連接了110台機器和28種增值服務。建立連接並為機器,系統和軟體提供統一的語言是數位化生產中的必要前提。

OPC UA建立在Internet技術和協議上。基本上,它指定如何進行通信。 另外,OPC UA已經是作為基礎規範的IEC標準,即由國際電工委員會發布的標準。

UMATI其目標是基於全球互操作性標準OPC UA實現數據交換的開放標準。它還定義了所有必要的框架條件,以確保客戶的機器和軟體的無縫和安全整合。OPC UA本身支持SSL/TLS、數位簽章、審核來避免自身的伺服器來遭受駭客的威脅。

 

圖1 UMATI架構
圖1 UMATI架構

 

圖2 EMO展會上UMATI合作夥伴
圖2 EMO展會上UMATI合作夥伴

 

圖3 PMC 展示IoT及智慧排程
圖3 PMC 展示IoT及智慧排程

Sandvik

Sandvik為刀具製造以及刀具管理應用的領導廠商,現階段也提供工業4.0的解決方案,透過CoroPlus®MachiningInsights可掌握機台利用率的數據,增加生產透明度與優化流程。其解決方案由工廠伺服器上安裝軟體,透過工廠網路從機器收集數據,然後將其作為壓縮數據流式傳輸到雲端平台。工廠與位於雲端的平台之間的連線具備安全協定(SSH),該連線經過加密和壓縮以提高效率。可以使用用戶產生的私鑰對SSH連線進行加密。用戶還可以應用其私鑰替換策略以確保進一步的安全性。

 

圖4 CoroPlus®MachiningInsights系統架構與功能畫面
圖4 CoroPlus®MachiningInsights系統架構與功能畫面

 

MachineMetrics

MM在過去兩年中被評為智能製造解決方案,並入選《Forbes’》 2019年25大物聯網初創企業名單。MM提供一個容易操作的平台,支援多種廠牌機器通訊模組,甚至對於不具備數控系統的舊機器,也可以獲取機器數據並轉換為標準格式,並且可以選擇安全的乙太網路、WIFI或Cellular來啟動雲端服務,透過雲端平台顯示即時生產可視化,自動推薦改善性能的方法,警告設備操作者即將發生的問題,甚至預測維護事件以減少計劃外和成本高昂的停機。

 

圖5 MachineMetrics系統架構與功能畫面
圖5 MachineMetrics系統架構與功能畫面

 

工具機轉型再升級

OKUMA

在今年的漢諾威EMO展會上,OKUMA展示新型的雙柱加工中心MCR-S可用於生產最高品級的模具。堅固的雙柱結構佈局可確保穩定性並提供減振性能。MCR-S配備熱親合功能。旋轉式圖像感測器可在切削刃處進行精確測量,並確保所有生產步驟均可追溯。

 

圖6 OKUMA MCR-S
圖6 OKUMA MCR-S

 

MAZAK

MAZAK展示INTEGREX e-1250 / V8,結合車铣功能及齒輪成型製程與量測,現場並展示Gear Skiving加工。

 

圖7 MAZAK INTEGREX e-1250 / V8
圖7 MAZAK INTEGREX e-1250 / V8

 

DMG MORI

DMG MORI提出數位化解決方案,目的在增加工廠的效率。包含Connectivity支援MTconnect,OPC-UA,UMATI等通訊協定。透過CELOS的應用程序提供服務與MES或ERP系統的溝通就像訪問內部程序一樣,允許直接從MES或ERP系統傳輸到CELOS的作業管理器。 Messenger這套軟體不僅監視DMG MORI的設備,同時可以連線所有DMG Connectivity所支援的第三方設備。另外還有Customer portal 及NET service為客戶提供數位解決方案。展會中,DMG MORI展示DMC 90 U 及DMU65 車铣磨複合加工等45台先進設備。

 

圖8 DMC 90 U duoBLOCK with Pallet Changer
圖8 DMC 90 U duoBLOCK with Pallet Changer

 

STUDER磨床

Fritz STUDER AG在2019年漢諾威EMO展會上展示了一個有趣的創新性,即CNC萬能外圓磨床S33,三個砂輪可確保更快且獨立地完成加工件。STUDER S33是由Granitan S103人造花崗岩製成的機床。其良好的熱性能確保了尺寸穩定性,礦物鑄件可彌補短期溫度波動。

 

圖9 STUDER S33萬能外圓磨床
圖9 STUDER S33萬能外圓磨床

 

關鍵零組件的智慧化

THK

“ OMNIedge”是THK的一項新服務,它收集THK SENSING SYSTEM的訊息,通過思科邊緣計算路由器收集信息,並通過NTT DOCOMO的行動網絡,安全地發送訊息,對數據進行管理和分析,這將提高可見性和生產率,並降低總體成本,並進而實現預測性故障檢測。震動感測器紀錄的震動可以追朔到元件損壞或缺乏潤滑油的情況,用於預測性維護。

 

圖10 THK OMNIedge硬體架構圖
圖10 THK OMNIedge硬體架構圖

 

Schaeffler

主軸的軸承需要長時間以非常高的速度精確地傳遞加工力,並且無法完全消除碰撞的風險。Schaeffler整合在主軸軸承中的感測器系統以高解析度和五個方向測量主軸在負載下的位移。如果測得數據超過了臨界閥值,則感測器會向機器的控制器發送信號,快速地停止驅動器以實現機台上碰撞檢測,大幅地減少甚至防止嚴重的後續損壞並可長期保護主軸避免過載。

 

圖11 舍弗勒SpindleSense監控系統的設計:1渦電流位移計;2演算單元;3連接電纜
圖11 舍弗勒SpindleSense監控系統的設計:1渦電流位移計;2演算單元;3連接電纜

 

Schunk

通過智能解決方案和元件可以實現加工過程最大的穩定性,這些解決方案和元件可以識別出無法預料的不穩定性,並且可以進行即時調整。所產生的效果是使廢品率降到最低,顯著減少了生產時間,並顯著提高了質量和效率。Schunk iTENDO可實現即時的數據通信,過程分析和參數優化。

 

圖12 雄克 智慧刀桿 iTENDO
圖12 雄克 智慧刀桿 iTENDO

 

圖13 iTENDO 應用架構(1- Itendo 智慧刀把、2-無線數據傳輸、3-機房中的icotronic通信模組、4-電子控制單元、5-即時通訊、6-機器控制、7-通過應用程序進行過程控制和調整 / OPC UA可以進行通信)
圖13 iTENDO 應用架構(1- Itendo 智慧刀把、2-無線數據傳輸、3-機房中的icotronic通信模組、4-電子控制單元、5-即時通訊、6-機器控制、7-通過應用程序進行過程控制和調整 / OPC UA可以進行通信)

 

PCI SCEMM

PCI SCEMM的新型電主軸能夠直接在加工中收集訊息並即時調整加工過程,以優化工具壽命來提高生產率,並通過及時的調校過程來優化工件。

圖14 Electrospindles
圖14 Electrospindles

 

Heidenhain

在EMO上海德漢發表新型TNC 640具有24英寸螢幕屏和Extended Workspace Compact,具有用於兩個工作區域的分隔屏幕,可以在控制螢幕旁邊顯示其他應用程序。生產數據採集軟體-StateMonitor提供了機器生產狀態的即時狀態,收集,評估和可視化機器數據。海德漢還發佈新的Gen 3驅動器,快速可靠的傳輸技術及簡易的安裝和連接技術。

 

圖15 新型TNC 640
圖15 新型TNC 640

 

圖16 Gen 3驅動器
圖16 Gen 3驅動器

 

FANUC

FANUC在今年的漢諾威EMO上,除了展示自家機械手臂M-2000iA,控制器,馬達及驅動器外,在展台上FANUC展示工業物聯網平台FIELD系統。該系統的核心是一個開放平台,它將來自不同製造商的生產機器整合到一個工廠中,從而可以在整個過程鏈中進行全面的數據分析,另外,它可以直接在現場收集並分析機器數據。通過直接在工廠中處理數據,可以加快生產過程,從而顯著提高效率。

 

圖17 FANUC Robot M-2000iA
圖17 FANUC Robot M-2000iA

 

圖18 FIELD system
圖18 FIELD system

 

Mitsubishi

三菱電機在EMO展會期間的聯合現場UMATI展示中,偕同展示如何實現生產數位化。另外,三菱電機及其eF @ ctory聯盟合作夥伴Lenord + Bauer開發MiniCODER記錄並監控工作時間以及溫度,速度和位置。當需要維修或更換元件時,透過提供預警消息,這些參數可用於幫助安排維護保養。

 

圖19 三菱電機UMATI展示
圖19 三菱電機UMATI展示

 

圖20 Lenord + Bauer MiniCODER
圖20 Lenord + Bauer MiniCODER

 

Siemens

Siemens發表SINUMERIK ONE,操作畫面提供雙工作區,更快速的PLC處理速度,完全整合到TIA Portal中,SINUMERIK ONE可幫助優化工程流程。

 

圖21 SINUMERIK ONE
圖21 SINUMERIK ONE

 

數位浪潮下的資安防護

企業快速的數位化會帶來巨大的風險。在物聯網中,任何設備都可以在任何地方連接到Internet,不合適或根本沒有IoT設備安全解決方案會導致高度不安全,在這種情況下,企業面臨比以往更多的網絡攻擊威脅,不安全的物聯網設備使整個系統容易受到網絡攻擊,從而導致機密信息,專利等丟失;機械設備可能會被用於竊取數據或破壞設備,從而在提高生產力的同時又造成巨大的數據及財務損失,嚴重損害公司形象。

 

symmedia SP / 1已通過“可信產品證書”TÜViT認證,並被全球機器操作員廣泛接受。RESADO系統從每個單獨的IoT設備中提取唯一的數位指紋。該指紋可確保每個物聯網設備的唯一標識,這些標識構成了高度安全的設備身份驗證和通信的基礎。

 

圖22 symmedia SP / 1安全連接
圖22 symmedia SP / 1安全連接

 

推動工具機資訊整合 串聯數據可視化

本次展會中,多家廠商展出智慧型感測器,未來應用在可視化功能上可幫助獲取機器的狀態訊息收集數據並可進行預測性維護,避免計劃外的停機情況。

工業物聯網為此次展會重點之一,其MT CONNECT與OPC UA已成為資料擷取盒的基本通訊標準,Umati此次展會與70家廠商、110台設計與28種軟體相互連線,可看見推動此通訊標準的企圖心,其目的為整合工具機相關通訊規格,打造簡單、安全及無縫的資料工具機傳輸介面。

邊緣運算發展已經逐漸普及,機台資訊透過Edge整理後,可大幅降低資料量,有效提供雲端平台的傳輸品質,因應雲端平台與大數據分析的發展下,資訊安全防護的建置成為在發展IoT與Industry 4.0非常重視一個必備條件與策略。

 

文章轉載自工具機與零組件雜誌