為傳統工具賦予新靈魂 — CNC 系統加入工業 4.0

August 1, 2018 Ken Strandberg

很難想像,CNC 機器在全球的工廠中已經使用了超過半個世紀。普遍認為第一台真正的數值控制機器是在二次世界大戰後不久投入使用,用於製造直昇機葉片樣板。雖然聽起來是個很老的故事,但 CNC 機器註定要再次一展長才。

許多現代技術導向的產品需要使用精密機械製造的零件與元件。汽車上需要數不盡的進階感應器、精準成型的金屬片,以及強大的控制系統。智慧型手機的內部元件與外殼也必須符合嚴格的公差。宏觀來看,在 2017 年內,全球約售出 15.4 億台智慧型手機。這樣的數量,加上追求更低成本的強大壓力,正代表了 CNC 系統對製造業營運的重要性。

新一代的 CNC 系統成本更為低廉、更加聰明,並擁有內建的物聯網技術,可輕易整合至工業 4.0 計畫中。但隨著工廠內的 CNC 機器數量與類型不斷增加,也帶來了龐大的挑戰。

製造設備擁有很長的生命週期,老舊的 CNC 系統在維持工廠生產量方面依然十分重要。但這些機器還是透過專用的通訊協定連接至生產環境。這導致全球的工廠使用來自多個系統製造商的多種機器,而這些機器各自具有不同的機齡與智慧程度,並使用無法互通的通訊協定。

這就是 IEI Integration Corp. 的 CNC 機器資料收集與分析自動化系統派上用場的地方。此 IEI 解決方案可為老舊系統賦予資料收集與分析能力,為智慧工廠提供營運與管理方面的重要優勢(圖 1)。

圖 1. IEI Integration 的 CNC 解決方案優勢。

「大數據與工業物聯網是智慧製造的核心,」IEI Integration Corp. 的產品經理 Don Yu 表示︰「收集資料需要連線能力,但許多企業無法完整發揮工業 4.0 解決方案的效果,因為他們有許多使用專用通訊協定的老舊 CNC 機器。」

CNC — 成熟的技術,加上新功能

若要取得、分析,以及根據機器資料做出回應,這些資料必須要標準化至通用的營運技術 (OT) 基礎架構。就像您在檢視影片前,必須要將不同影片格式轉譯成顯示的格式,來自不同 CNC 機器的資料也需要經過翻譯,才能進行分析。

在具有如此多不同機器,以及無法互通的通訊協定的情況下,這絕非易事。這需要一個能提供多通訊協定翻譯、資料取得與儲存、即時分析,以及回報軟體等多種功能的端對端架構。

在部署後,這樣的解決方案可提供業務和營運智慧,協助最佳化工廠 CNC 運作。這些解決方案可降低營運成本、改善機器使用率,並提高疑難排解與維護程序的速度。

IEI 在中國、台灣,和日本都有安裝智慧工廠。使用 IEI 解決方案,這些公司在短短的三到六個月內,就實現了投資報酬。根據該公司的估計,他們許多客戶都獲得了品質改善,並達到百分之 15 的設備使用率、縮短幾乎百分之 28 的製造週期,以及減少近百分之 24 的呆滯資產。

IEI 有一個位於中國的客戶,他們利用超過 100 台 CNC 機器製造汽車元件。他們的機器包括機齡 10 年的老設備,到近幾年剛採購的現代系統。

「他們可以立刻開始從這些具有多種不同通訊協定的機器上收集資料。資料可用於他們的製造執行系統中,管理 CNC 設備的產量與健全度,」Yu 提到︰ 「IEI 的 CNC 管理軟體可分析來自所有機器的資料,跨整個工廠提供可付諸行動的深入見解,同時為某些營運提供遠端控制功能。」

這些深入見解可讓 IEI 的客戶改善機器排程,藉此提高使用率,並增加產能。

透過分析功能提供多種深入見解

除了排程與維護,IEI 解決方案運用數種軟體系統,以提供其他關鍵工業使用案例(圖 2)。

圖 2. 軟體模組提供分析能力,增進運作效率。

更高效率的系統監控

解決方案亦可改善設備的健全度。傳統上,每個機器需要一個操作人員,或至少數台機器便需要一個操作人員。操作人員負責監控系統執行程式的狀態。他們會觀察問題的徵兆,並對管理員與技術人員回報錯誤和問題。

透過集中分析與監控,經常可在操作人員發現任何系統問題之前就找出並回報機器錯誤。這能帶來更快速的疑難排解速度、將維護方式由反應式轉變為預測式,並提供更優異的整體機器健全度,以強化使用壽命與效率。

「可透過單一管理主控台擷取所有機器的寶貴資訊,代表客戶可以提高人事的效率。他們可以採用更多機器,同時減少所需的操作人員數量,這能改善操作人員的效率,同時減少錯誤發生,」Yu 如此表示。

運用 Intel® 發揮經驗

IEI 為他們的 CNC 市場就緒解決方案選擇 Intel 處理器與技術。「我們與 Intel® 合作超過 20 年,在嵌入式設計中採用 Intel 處理器,」Yu 這麼說︰ 「他們致力於提供適用工業設計,且具有長效生命週期的 CPU,並在工業物聯網技術中不斷創新。我們能提供高效能、高耐用度的智慧工廠解決方案,並提供支援,使客戶長年高枕無憂。」

IEI 整合 CNC 市場就緒解決方案可解決工廠中各式各樣 CNC 機器與通訊協定所帶來的挑戰。部署 IEI 系統能讓企業擁有更聰明的 CNC 機器,也擁有更聰明的工廠。

作者簡介

Ken Strandberg

Ken Strandberg is a technical story teller, creative writer, and amateur filmmaker. He writes articles, white papers, seminars, case studies, web-based training, video and animation scripts, technical and non-technical marketing literature, and interactive collateral for emerging technology companies, Fortune 100 enterprises, multi-national corporations, startup businesses, and non-profits. His work has appeared on a wide range of websites from large enterprises to a carpet cleaning service, in leading trade publications, and on blogs. Mr. Strandberg’s technology areas include Software, HPC, Industrial Technologies, Design Automation, Networking, Medical Technologies, Semiconductor, and Networking and Telecom. For the last ten years, he and his wife roamed North America, traveling in and working out of a van (vanlife.us), until recently settling in Oregon, USA.

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