因應(yīng)這一波節(jié)能減碳、循環(huán)經(jīng)濟浪潮迎面而來，對於塑橡膠機械業(yè)者而言，除了持續(xù)加強與國內(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，降低營運成本。
尤其是傳統(tǒng)塑橡膠成型產(chǎn)業(yè)機械因為與終端消費市場緊密關(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。
新任臺灣機械工業(yè)同業(yè)公會（TAMI）新任理事長一職的鳳記國際機械董事長魏燦文身為臺灣第一大塑膠押出機製造商，加上出身於電機系的背景，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訂單，金額超過5,000萬美金（新臺幣1.5億元），於單機上共使用了27具馬達，分裝在17個40呎貨櫃。
| 圖1 : 鳳記國際機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，透過視訊直播機器從生產(chǎn)到測試階段，最後順利通過驗收?！刮籂N文坦言，其實在遠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，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。
臺達智慧節(jié)能解決方案 協(xié)助塑膠機械業(yè)者創(chuàng)造差異化優(yōu)勢
今年適逢成立50週年的臺達（Delta Electronics, Inc.）除了陪伴臺灣塑橡膠機械製造/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，進而塑造客製化、差異化優(yōu)勢。
臺達機電事業(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，共涵括塑膠原料、模具、射出機等部位，在傳統(tǒng)油壓驅(qū)動機種係透過感應(yīng)式馬達及定量泵、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、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種，臺達也提供所需智慧節(jié)能解決方案，在提升產(chǎn)能同時達到最佳節(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75%以上，縮減冷卻器體積並維持高效動力。
| 圖2 : 臺達提供油電複合動力機種所需的智慧節(jié)能解決方案，不僅提升產(chǎn)能同時達到最佳節(jié)能效果。（source：臺達） |
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且由於採用臺達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)者自有獨特工藝編程；採用變頻器直驅(qū)加料（軸）馬達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。臺達還可透過機械廠改機，降低成本並塑造差異化優(yōu)勢。
此外，臺達也針對目前市占率居次，卻可能是未來主流的全電射出機提供解決方案，由於經(jīng)過伺服馬達執(zhí)行所有成型階段動作，比起油電射出機重覆精度高、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）；且因為製程中不致產(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，該方案係採取臺達專用PC-based控制器及分散式架構(gòu)，以主機直接驅(qū)動射膠、鎖模、頂出、加料共4軸專用2~74kW伺服馬達，搭配自製背壓感測器（Load Cell），以及校模/射座馬達及控制模組、溫度控制模組，執(zhí)行鎖模防撞、射壓抑制等；進而通過機聯(lián)網(wǎng)操控機器人、遠距調(diào)校參數(shù)，以實現(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。
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還可透過軟體進行0~100℃溫度補償，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的方式既慢又累，而是希望藉由臺達自製產(chǎn)品優(yōu)勢，充分授權(quán)、專業(yè)分工，實現(xiàn)一機多工應(yīng)用。讓各軸馬達分別執(zhí)行動作及運動控制功能，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。
因為上位控制器僅負責(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)機器人、輔機、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種，臺達也提供完整智慧節(jié)能解決方案架構(gòu)。（source:臺達）。 |
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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，機械廠還應(yīng)利用Domain knowledge，結(jié)合獨特工藝技術(shù)，開發(fā)出更富有差異性特色的客製化人機介面或控制器，才能保持足夠競爭力。卻因為臺灣中小企業(yè)少有能自主開發(fā)編程的團隊，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。
臺達也為此推出免費的二次開發(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）塑膠射出機解決方案，即利用臺達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。
針對在塑膠成型機產(chǎn)業(yè)占比居次的擠（押）出成型機市場，又可分為塑膠片材膠板機、吹袋（膜）機等，前者主要可用來加工成型目前因宅經(jīng)濟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。
臺達也基於押（擠）出機的連續(xù)生產(chǎn)特性，取代傳統(tǒng)擠出機、計量泵、冷卻輪到收捲完成的獨立控制系統(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，以實現(xiàn)IIoT智慧物聯(lián)網(wǎng)趨勢。
同時利用臺達產(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)動大馬力押出主機馬達和加料、成型、定型、塗料、張力收卷馬達；以及多通道溫控器搭配HMI，執(zhí)行料管、滾輪等各區(qū)溫控，不像過去單點式溫控器有更新率過慢問題。
擠出吹袋（膜）機則由旋轉(zhuǎn)模頭、收卷機、擠出機組成，臺達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；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，降低運作噪音；甚至可超頻運作混合二次再生料生產(chǎn)，或在必要時提高產(chǎn)能趕進度。
王義昕表示，臺達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；進而優(yōu)化生產(chǎn)效率，克服營運成本居高不下的痛點，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，臺達在塑橡膠領(lǐng)域的發(fā)展始終秉持為客戶解決實際痛點的精神，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，實踐「創(chuàng)變智造新未來」的承諾。
富強鑫以工法為核心 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，不分射出機品牌皆可使用，使生產(chǎn)管理者掌握即時生產(chǎn)狀態(tài)，達到生產(chǎn)異常快速對策的管理目的。（source：富強鑫） |
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但對於富強鑫精密工業(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，或許也是終端客戶壓迫供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)型加值契機，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）因為對於細分化產(chǎn)業(yè)知識缺乏，導(dǎo)致在實務(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)換與運用上須與產(chǎn)業(yè)專家合作，否則無法單獨成為重要推手。
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，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，接著才是進行線上品質(zhì)鑑別、監(jiān)控，逐步實現(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，進行密切的數(shù)據(jù)整合運用，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，遠端作業(yè)的確可以強力輔助，增加管理效益。
**刊頭圖（source：富強鑫）
