因應(yīng)這一波節(jié)能減碳、循環(huán)經(jīng)濟(jì)浪潮迎面而來，對於塑橡膠機(jī)械業(yè)者而言，除了持續(xù)加強(qiáng)與國內(nèi)外關(guān)鍵零組件廠商結(jié)盟，加快數(shù)位轉(zhuǎn)型腳步之外；數(shù)控系統(tǒng)廠商也趁勢推出包含控制器、二次開發(fā)平臺等完整解決方案，與設(shè)備製造、終端加工業(yè)者合作蒐集數(shù)據(jù)，不斷提高效能，降低營運(yùn)成本。
尤其是傳統(tǒng)塑橡膠成型產(chǎn)業(yè)機(jī)械因?yàn)榕c終端消費(fèi)市場緊密關(guān)聯(lián)，應(yīng)用領(lǐng)域包羅萬象，所投入開發(fā)智慧製造的路徑，更難一概而論，亟須IT資訊科技、電控元件大廠提供客製化支援。
新任臺灣機(jī)械工業(yè)同業(yè)公會（TAMI）新任理事長一職的鳳記國際機(jī)械董事長魏燦文身為臺灣第一大塑膠押出機(jī)製造商，加上出身於電機(jī)系的背景，讓他從30年前接班鳳記成立新廠時即導(dǎo)入電腦化觀念。
魏燦文進(jìn)一步指出，數(shù)位轉(zhuǎn)型除了有賴於企業(yè)解決前述管理問題之外，其次是在技術(shù)上，必須隨著數(shù)位化不斷累積人才，甚至能自行編程、開發(fā)軟體，按照客戶指定語法，才能搏得客戶肯定買單。例如2020年2月疫情爆發(fā)時，鳳記便交出有史以來最大一筆塑膠押出機(jī)訂單，金額超過5,000萬美金（新臺幣1.5億元），於單機(jī)上共使用了27具馬達(dá)，分裝在17個40呎貨櫃。
| 圖1 : 鳳記國際機(jī)械董事長魏燦文指出，數(shù)位轉(zhuǎn)型除了有賴於企業(yè)解決前述管理問題之外，其次是在技術(shù)上，必須隨著數(shù)位化不斷累積人才，才能搏得客戶肯定下單並通過驗(yàn)收。（攝影：陳念舜） |
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「即使當(dāng)時遭遇疫情，導(dǎo)致廠商無法來臺驗(yàn)收，仍讓美國客戶先依合約精神提出規(guī)格清單、標(biāo)準(zhǔn)，鳳記再於美方時間，透過視訊直播機(jī)器從生產(chǎn)到測試階段，最後順利通過驗(yàn)收。」魏燦文坦言，其實(shí)在遠(yuǎn)距交貨過程中並不輕鬆，鳳記也是憑藉過去自身累積的豐富製造經(jīng)驗(yàn)，10餘年前便開始與國內(nèi)外IPC大廠合作，無論是在提供智慧機(jī)械的規(guī)格、精度及生產(chǎn)速度、維修服務(wù)能量都不遜於人，得以滿足超前時代的需求，獲得國外客戶肯定。
臺達(dá)智慧節(jié)能解決方案 協(xié)助塑膠機(jī)械業(yè)者創(chuàng)造差異化優(yōu)勢
今年適逢成立50週年的臺達(dá)（Delta Electronics, Inc.）除了陪伴臺灣塑橡膠機(jī)械製造/加工業(yè)者一路走過工業(yè)2.0自動化~3.0數(shù)位化時代，滿足消費(fèi)者每天食衣住行育樂都會應(yīng)用到的種種塑膠產(chǎn)品需求。即使是在目前因應(yīng)疫情加快工業(yè)4.0、數(shù)位轉(zhuǎn)型腳步，臺達(dá)也提供業(yè)者所需智慧節(jié)能解決方案，在競爭越來越激烈的國際市場上提升生產(chǎn)效能，進(jìn)而塑造客製化、差異化優(yōu)勢。
臺達(dá)機(jī)電事業(yè)群技術(shù)發(fā)展處行業(yè)開發(fā)經(jīng)理王義昕首先指出，在現(xiàn)今占有塑膠成型市場比例最高的射出（注塑）成型機(jī)，共涵括塑膠原料、模具、射出機(jī)等部位，在傳統(tǒng)油壓驅(qū)動機(jī)種係透過感應(yīng)式馬達(dá)及定量泵、P/Q伺服比例控制閥來驅(qū)動液壓油缸，執(zhí)行每個成型階段動作。
但缺點(diǎn)也在於其液壓油量常供過於求或無法精準(zhǔn)控制時，溢出油料必須回流到油箱，導(dǎo)致供輸動力雖穩(wěn)定、低成本，卻高度耗能而不環(huán)保；過程中精度和效能經(jīng)過層層傳遞削弱，且頻繁開/關(guān)閥件震動也容易磨損模具、增加噪音；因油溫提高而加速老化，必須放大散熱系統(tǒng)和定期調(diào)整加料馬達(dá)、更換皮帶，而提高保修難度，導(dǎo)致目前市占率每況愈下。
王義昕表示，現(xiàn)今市場主流已是經(jīng)改良的油電複合動力機(jī)種，臺達(dá)也提供所需智慧節(jié)能解決方案，在提升產(chǎn)能同時達(dá)到最佳節(jié)能效果。其除了保留油泵以輸出油壓驅(qū)動為主，還改用變頻器、永磁伺服馬達(dá)增（減）速來取代閥件，主動控制壓力/油量；搭配壓力感測器，經(jīng)過閉迴路而快速響應(yīng)，控制精準(zhǔn)又高效，用多少才給多少動力，得以在耗電極低的保壓、冷卻階段越長，節(jié)能更明顯可達(dá)75%以上，縮減冷卻器體積並維持高效動力。
| 圖2 : 臺達(dá)提供油電複合動力機(jī)種所需的智慧節(jié)能解決方案，不僅提升產(chǎn)能同時達(dá)到最佳節(jié)能效果。（source：臺達(dá)） |
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且由於採用臺達(dá)PLC-based專用控制器，容易上手操作，可利用所提供的完整核心程式碼及二次開發(fā)平臺，融入設(shè)備製造/終端加工業(yè)者自有獨(dú)特工藝編程；採用變頻器直驅(qū)加料（軸）馬達(dá)來滿足低速高扭力需求，藉此多工同動來縮短製程週期，提高產(chǎn)能15%以上。臺達(dá)還可透過機(jī)械廠改機(jī)，降低成本並塑造差異化優(yōu)勢。
此外，臺達(dá)也針對目前市占率居次，卻可能是未來主流的全電射出機(jī)提供解決方案，由於經(jīng)過伺服馬達(dá)執(zhí)行所有成型階段動作，比起油電射出機(jī)重覆精度高、響應(yīng)週期短，較不受液壓油物理限制及傳遞動力路徑、時間過長影響。由於塑膠屬於非牛頓流體，剪切力越大其流動性越高，所以高射速射槍適合生產(chǎn)薄壁產(chǎn)品（流程路徑/壁厚比>150）；且因?yàn)檠u程中不致產(chǎn)生油氣，特別適用於潔淨(jìng)生產(chǎn)醫(yī)材、3C宅經(jīng)濟(jì)等高精密薄壁產(chǎn)品；若配合一模多穴模具，還可有效提升產(chǎn)能。另外，也能滿足慢速穩(wěn)定的射出製程，避免透明厚件塑膠製品的噴流痕跡，在長時間的保壓及冷卻階段亦能展現(xiàn)優(yōu)異的節(jié)能效果。
王義昕表示，該方案係採取臺達(dá)專用PC-based控制器及分散式架構(gòu)，以主機(jī)直接驅(qū)動射膠、鎖模、頂出、加料共4軸專用2~74kW伺服馬達(dá)，搭配自製背壓感測器（Load Cell），以及校模/射座馬達(dá)及控制模組、溫度控制模組，執(zhí)行鎖模防撞、射壓抑制等；進(jìn)而通過機(jī)聯(lián)網(wǎng)操控機(jī)器人、遠(yuǎn)距調(diào)校參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)、精準(zhǔn)VP控制；搭配二次平臺開發(fā)應(yīng)用，支援立/臥式、雙射槍等各式射出成型機(jī)。
其除了搭配自製Load Cell已選擇最佳安裝角度，取得正確數(shù)據(jù)外；還有別於市面上將訊號放大成類比電壓形式後，經(jīng)過長距離傳送到驅(qū)動器，容易造成干擾，而是先在短距離內(nèi)經(jīng)過ADC MCU晶片轉(zhuǎn)換成為數(shù)位訊號後，再通過RS-485傳送到更遠(yuǎn)距離的驅(qū)動器；並為了防止其中銅鎳合金受到環(huán)境溫度影響，Load Cell還可透過軟體進(jìn)行0~100℃溫度補(bǔ)償，讓信號曲線更為精確。
另由於不必像現(xiàn)行市面上集中式架構(gòu)，將所有資訊都集中在控制器，再逐一命令各軸伺服馬達(dá)的方式既慢又累，而是希望藉由臺達(dá)自製產(chǎn)品優(yōu)勢，充分授權(quán)、專業(yè)分工，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多工應(yīng)用。讓各軸馬達(dá)分別執(zhí)行動作及運(yùn)動控制功能，並在驅(qū)動器內(nèi)建完成工藝曲線編程，得以挑戰(zhàn)更嚴(yán)格的工藝要求。
因?yàn)樯衔豢刂破鲀H負(fù)責(zé)下指令，不會占用系統(tǒng)太大通訊頻寬、速度，響應(yīng)速度時間<2ms及速度壓力控制週期62.5μs，可有效縮短製程週期，提高產(chǎn)能，比起油電射出機(jī)約節(jié)能45~65%；產(chǎn)品穩(wěn)定性及良率俱佳，變異係數(shù)低將大幅提升成品良率。還有多餘效能可連結(jié)機(jī)器人、輔機(jī)、中央供料系統(tǒng)，執(zhí)行預(yù)測診斷功能、智能注塑監(jiān)控平臺DIAeBox等加值服務(wù)。
| 圖3 : 針對現(xiàn)今市場主流的油電複合動力機(jī)種，臺達(dá)也提供完整智慧節(jié)能解決方案架構(gòu)。（source:臺達(dá)）。 |
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值得一提的是，面對現(xiàn)今已成紅海的塑膠成型產(chǎn)業(yè)環(huán)境裡，機(jī)械廠還應(yīng)利用Domain knowledge，結(jié)合獨(dú)特工藝技術(shù)，開發(fā)出更富有差異性特色的客製化人機(jī)介面或控制器，才能保持足夠競爭力。卻因?yàn)榕_灣中小企業(yè)少有能自主開發(fā)編程的團(tuán)隊(duì)，又擔(dān)心洩密，想要找到願意協(xié)助客製化的IT系統(tǒng)廠商所費(fèi)不貲，或至少須先掌握一定批量規(guī)模訂單，恐不利於競爭。
臺達(dá)也為此推出免費(fèi)的二次開發(fā)平臺，在PC-based控制器架構(gòu)上，提供使用者熟悉的PLC+HMI介面、流程控制成套模版程式及原始碼，以自行掌控從上層流程控制到底層伺服閉環(huán)控制程式設(shè)計，足以保障自身產(chǎn)業(yè)工藝，自主開發(fā)應(yīng)用程式；進(jìn)而蒐集大數(shù)據(jù)，打造差異化規(guī)格，攜手臺灣在地產(chǎn)業(yè)升級打國際盃。
如目前在兩岸已有成功案例的半電（油電＋全電）塑膠射出機(jī)解決方案，即利用臺達(dá)比起外商更貼近在地市場，展現(xiàn)客製化情境應(yīng)用能力，同時滿足智慧節(jié)能需求。得以善用控制器一機(jī)多工及二次開發(fā)功能，靈活彈性調(diào)配需大噸數(shù)鎖模力的油電方案，包括油壓驅(qū)動一般開/關(guān)模、頂針動作，加工成型汽車保險桿、棧板；以及要求高精高速、穩(wěn)定、潔淨(jìng)生產(chǎn)的全電方案，經(jīng)伺服馬達(dá)驅(qū)動射膠及加料動作，適用於3C、醫(yī)材產(chǎn)品。
針對在塑膠成型機(jī)產(chǎn)業(yè)占比居次的擠（押）出成型機(jī)市場，又可分為塑膠片材膠板機(jī)、吹袋（膜）機(jī)等，前者主要可用來加工成型目前因宅經(jīng)濟(jì)話題熱議的食品餐盒包材，後者則受各國限塑政策影響，而有轉(zhuǎn)型加值必要的塑膠袋產(chǎn)品。
臺達(dá)也基於押（擠）出機(jī)的連續(xù)生產(chǎn)特性，取代傳統(tǒng)擠出機(jī)、計量泵、冷卻輪到收捲完成的獨(dú)立控制系統(tǒng)，而是改用開放式通訊架構(gòu)，透過工業(yè)電腦、智慧機(jī)上盒及設(shè)備聯(lián)網(wǎng)平臺DIALink串聯(lián)上位資訊系統(tǒng)，在製造管理可視化平臺DIAMMP電子看板/工業(yè)圖控系統(tǒng)DIAView上可視化監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)IIoT智慧物聯(lián)網(wǎng)趨勢。
同時利用臺達(dá)產(chǎn)品高度自製率優(yōu)勢，可經(jīng)過Ethernet分別連結(jié)PLC、變頻器開/閉環(huán)控制，驅(qū)動大馬力押出主機(jī)馬達(dá)和加料、成型、定型、塗料、張力收卷馬達(dá)；以及多通道溫控器搭配HMI，執(zhí)行料管、滾輪等各區(qū)溫控，不像過去單點(diǎn)式溫控器有更新率過慢問題。
擠出吹袋（膜）機(jī)則由旋轉(zhuǎn)模頭、收卷機(jī)、擠出機(jī)組成，臺達(dá)解決方案除了同樣採用開放式通訊架構(gòu)，利用工業(yè)無線網(wǎng)路擷取旋轉(zhuǎn)模頭溫控器資訊後，縮短調(diào)校時間，再分別經(jīng)過多通道溫控器搭配HMI執(zhí)行各區(qū)溫控，以變頻器驅(qū)動大馬力押出/風(fēng)車伺服馬達(dá)；PLC為控制核心，搭配變頻器驅(qū)動風(fēng)環(huán)旋轉(zhuǎn)，與伺服驅(qū)動系統(tǒng)的引取輪&夾輪，前/後收輪，以及收卷機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的前/後收輪&夾輪。
待確保穩(wěn)定張力收卷後，上傳信號到PLC+HMI，在編程軟體內(nèi)建資料交換表，不必另行編寫通訊指令。因此得以節(jié)能20%以上、縮小體積20~40%，確保精準(zhǔn)扭力穩(wěn)定出料，降低運(yùn)作噪音；甚至可超頻運(yùn)作混合二次再生料生產(chǎn)，或在必要時提高產(chǎn)能趕進(jìn)度。
王義昕表示，臺達(dá)還為此特別推出智能注塑監(jiān)控平臺DIAeBox，藉由可視化Web介面、大數(shù)據(jù)分析平臺、系統(tǒng)整合、現(xiàn)場應(yīng)用等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)位化監(jiān)控品質(zhì)與生產(chǎn)管理應(yīng)用，滿足生產(chǎn)/設(shè)備/品質(zhì)管理者需求，著手解決傳統(tǒng)塑膠射出成型製程困境；進(jìn)而優(yōu)化生產(chǎn)效率，克服營運(yùn)成本居高不下的痛點(diǎn)，可分別針對業(yè)者目前遭遇的生產(chǎn)流程、問題分析、經(jīng)營成本、功能需求等領(lǐng)域，提供所需應(yīng)用功能。
總結(jié)來說，臺達(dá)在塑橡膠領(lǐng)域的發(fā)展始終秉持為客戶解決實(shí)際痛點(diǎn)的精神，不僅發(fā)揮產(chǎn)品自製率高的優(yōu)勢，更藉由串聯(lián)軟硬體系統(tǒng)以提供高整合度的解決方案，幫助臺灣客戶打造數(shù)位化體質(zhì)、提升全球產(chǎn)業(yè)競爭力，實(shí)踐「創(chuàng)變智造新未來」的承諾。
富強(qiáng)鑫以工法為核心 力推IMF智慧工廠系統(tǒng)
| 圖4 : FCS推出的智慧製造工廠系統(tǒng)iMF 4.0，不分射出機(jī)品牌皆可使用，使生產(chǎn)管理者掌握即時生產(chǎn)狀態(tài)，達(dá)到生產(chǎn)異常快速對策的管理目的。（source：富強(qiáng)鑫） |
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但對於富強(qiáng)鑫精密工業(yè)公司（FCS）技研體系經(jīng)理林宗彥而言，終端客戶目前在工業(yè)4.0發(fā)展所面臨的窘境，僅侷限數(shù)據(jù)的收集，卻對生產(chǎn)數(shù)據(jù)如何運(yùn)用與判讀鮮少投入心力，導(dǎo)致無法鑑別出生產(chǎn)效率低落與成本過高的原因，使得推廣智慧化、數(shù)位轉(zhuǎn)型極為辛苦。惟因近年來匯損、原物料價格飆漲危機(jī)，或許也是終端客戶壓迫供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)型加值契機(jī)，願意分享、監(jiān)控製程中即時關(guān)鍵數(shù)據(jù)來找出可能的瑕疵，減少品質(zhì)異常的風(fēng)險。
林宗彥進(jìn)一步指出：「工業(yè)4.0的確是臺灣近代工業(yè)的潮流，智慧化、數(shù)位轉(zhuǎn)型卻不僅是數(shù)據(jù)的收集與交換！」FCS除了早在2009年便開始投入相當(dāng)多的資源，藉著產(chǎn)學(xué)合作開發(fā)設(shè)備和先進(jìn)射出成型產(chǎn)品技術(shù)，也有鑑於現(xiàn)今市面上的電控、系統(tǒng)整合廠商（System Integrator）因?yàn)閷都?xì)分化產(chǎn)業(yè)知識缺乏，導(dǎo)致在實(shí)務(wù)上雖協(xié)助終端客戶蒐集了大量數(shù)據(jù)，卻不知該如何應(yīng)用？未來在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與運(yùn)用上須與產(chǎn)業(yè)專家合作，否則無法單獨(dú)成為重要推手。
2014年FCS開始與法人、客戶合作，並融入該公司累積40多年的專家經(jīng)驗(yàn)，提供客戶端感測器、IT系統(tǒng)架構(gòu)、編程等硬軟硬體規(guī)劃，以及數(shù)據(jù)運(yùn)用、判讀的教育訓(xùn)練，形成完整的工業(yè)4.0解決方案，定位成為客戶的外部研發(fā)單位，進(jìn)而推出智慧製造工廠系統(tǒng)iMF 4.0。
該系統(tǒng)以生產(chǎn)週期時間（Cycle time）管理為發(fā)展基礎(chǔ)，導(dǎo)入模具管理、機(jī)臺管理與材料管理的觀念；經(jīng)過OPC國際通訊協(xié)定，不分射出機(jī)品牌皆可使用，得以即時顯示整體設(shè)備效率（Overall Equipment Effectiveness；OEE），針對生產(chǎn)過程等異常訊息原因統(tǒng)計與解析，並協(xié)助終端客戶的生產(chǎn)管理者掌握即時生產(chǎn)狀態(tài)，快速擬定改善對策，先讓生產(chǎn)順暢，提高稼動率、良率，接著才是進(jìn)行線上品質(zhì)鑑別、監(jiān)控，逐步實(shí)現(xiàn)人工智慧情境。
此外，F(xiàn)CS延續(xù)自2009年以來與法人單位、學(xué)校、終端客戶合作，進(jìn)行密切的數(shù)據(jù)整合運(yùn)用，持續(xù)發(fā)展相關(guān)技術(shù)，企圖引領(lǐng)並將智慧製造的技術(shù)落地生根。林宗彥表示，近年射出成型產(chǎn)業(yè)人才銳減，加上COVID-19疫情影響，人員移動不易，導(dǎo)致原本的管理模式驟變，跨國企業(yè)的管理者亟需跨廠域管理的需求，遠(yuǎn)端作業(yè)的確可以強(qiáng)力輔助，增加管理效益。
**刊頭圖（source：富強(qiáng)鑫）
