台灣博世力士樂工廠自動化協理陳俊隆在論壇上表示,博世集團(Bosch Group)是當前唯一提供工業4.0全方位解決方案的公司,可滿足個別客戶不同的需求,提供完整一站式服務、既有設備舊翻新的解決方案,及互聯的售後服務等,協助台灣客戶提升競爭力。「強調在工業4.0進程裡扮演雙重戰略角色,既是卓越供應商,也是領先的實踐者。」
該集團旗下的力士樂公司(Rexroth)則負責驅動、控制部門,服務對象不限於母集團,還有其他機械業。目前不僅本身的IoT雲端可分別因應中小型或大企業不同的需求,還提供多面向、具連貫性的工業4.0解決方案,涵括:
1. 從底層感測器到最上層雲端;
2. 從單一技術到跨領域解決方案;
3. 從全新工廠設置或舊工廠改造;
4. 從單一機台到連網的整條產線;
5. 從簡單元件到整廠輸出解決方案Turnkey。
提供連貫性解決方案 歸功於自有軟硬體
首先,若從博世力士樂公司驅動控制為本業出發的角度來看,最底層元件CNC工具機的控制器,就是智能驅動器,具有分散式智慧功能。既可向上開放與外界連結,向下開放到最底層的核心程式碼,允許客戶自行編輯;再透過「開放式核心工程(Open core Engineering)」,讓工廠設備通過OPC-UA標準介面,連結辦公室IT系統,包括:Industrial Security工廠安全、Web based HMI基於網頁的人機介面,以及各式智慧元件Smart Devices等;直到Data Analytics資料分析系統、能源管理Energy Management、MES Connectivity生產管理系統,與最上層的Bosch雲端,貫通整個流程。但陳俊隆也指出:「Bosch並非都提供每個客戶如此龐大的解決方案,而能讓不同規模客戶從任何一段切入,或保留舊有系統連結,此可歸功於自行發展的軟硬體。」
包括自行開發的物聯網通用接口(WebConnector),係用來翻譯工業網路、自動化通訊之間的不同語法,彈性符合客戶不同需求。藉此快速且易於編程的獨立平台,分別透過OPC-UA國際標準介面,與各家CNC數控系統對話;以及經過HTML.5,與手機、平板等智慧元件對話。「得以利用Web網頁讀取所有定位資訊,不必學習新語法,只須單一系統往下層結合各家控制器的開發環境。」陳俊隆說明。
且因具備工業4.0多重連結特性(Multiple multi-protocol connections),相容於工業4.0多項協議MQTT、Broker等,甚至可串聯到Bosch、甲骨文、IBM等IoT雲端應用。加上高度彈性的軟體解決方案(Flexible software solution),可在商用/家用PC或CNC控制器運作。好處是通用軟體介面,可讓機台與網路世界無縫接軌,使用標準PC或工業控制器,再通過國際標準介面OPC-UA與各大品牌控制器對話連結。並適用於控制系統和上層IT網路間應用對話,讓用戶可輕鬆制定網頁版的HMI應用,如同結合固定設備與行動終端設備一樣簡單,以輕鬆整合自動化與商業環境,實現遠端監控。
及其數據解析伺服器(Data Analytics Server),同樣透過OPC-UA採樣所有CNC/PLC控制器,或任何伺服馬達、感測器的即時資訊,用來製造、分析或機台狀態可視化,並規劃個人化網頁介面;將解析過後數據,經OPC-UA上傳至PPM、SAP MES,連結單一機台到整線輸出。優點在於蒐集、解析資料後,得以降低機台無預期停機風險;經事前規劃並監控機台狀態,增加機台可用性和生產效率;進而藉此數據,預診保養機台,以降低營運費用,提高機台運作效率;透過製程最佳化,改善機台生產品質。
其次為「單機到跨領域技術」,如該公司標準CNC數控系統(IndraControl XM)係屬工業3.0開放系統,亦可連結網路伺服器、控制器或各種雲端;並透過國際軟體商的通訊協定Java、LabView等,與IoT生態系無縫連結。以及工具機核心元件,如伺服馬達、驅動器,博世力士樂還顛覆以往作法,直接將智能驅動器(IndraDrive Mi)架構於馬達上,讓伺服馬達同時具備PLC、運動控制、Multi Ethernet直接互聯,不必再經上層CNC控制器;且該驅動器採串列式省配線設計,不必置入電控箱而節省90%體積。陳俊隆說:「因此,讓驅動器本身就是感測器,能蒐集機台所有振動、溫度,與傳動軸使用過一段時間後的電流變化,以進行預診保養;監測機台負載狀態何時變化,好讓維修人員及早準備。」
另針對從新/舊工廠之應用,陳俊隆表示,只要新工具機採用IndraMotion MTX CNC控制器,就能往下串接所有伺服驅動器、馬達、液/氣壓等元件一體控制;再往上透過TCP/IP、OPC-UA介面,串接機械與工廠層級。「讓顧客可通過同一介面規劃智慧元件,從平板規劃、操作機台;再經過Bosch IoT套裝解決方案,連接雲端。」且由於博世力士樂的智慧CNC控制器屬於開放式系統,並使用多點觸控,能依客戶需求規劃畫面;少了實體鍵盤而更容易清潔、堅固,相對省下硬體成本。
MTX控制器又具備3D模擬標準功能,稱為「數位雙胞胎(Digital Twin)」。可在機台生產過程中,透過遠端手機即時監看加工狀態;或在開始生產前,做為3D虛擬機台模擬器,進行預防碰撞規劃。陳俊隆指出,其開放核心工程有別於傳統封閉式系統,可允許第三方透過OPC-UA直接進入底層核心碼設計、規劃自家機械所需資料庫、程式碼,打造完全與眾不同的機台。進而通過IoT Gateway物聯通道硬體來連結舊機台,使之在無任何聯網功能時,仍容許所有感測器的類比、IO傳來的溫度訊號,經IO link或藍芽直接串聯網路、雲端,讓顧客不必投資更換現有設備或自動化系統。
至於「從單一機台到整條產線連網」,陳俊隆表示,MTX用於單機控制器時,最多可控制250個伺服軸、30個通道,如在今年TIMTOS、EMO友嘉集團陸續展出的Pfiffner多功機台,共使用140軸以上液壓/電控伺服軸,卻只需一具MTX控制器就滿足所有工業4.0智慧機械需求。最後是發表自製感測元件Xdk,提供工廠使用者「從簡單元件到整廠輸出Turnkey」的完整解決方案。
參展TIMTOS 發表與顧客成功案例
台灣博世力士樂公司於今年TIMTSO展出工業4.0相關應用,除了前述物聯網通用接口外,還有整合測量系統IMS-A,內含感測器可讀取數據,適用於小型設備的快速檢測,在台灣主要應用於LED、半導體等產業。並與客戶及經銷夥伴攜手合作,發表其利用博世力士樂多軸運動控制系統NYCe 4000,驅動機器人、雷射切割機完成精準動作的示範案例。
台灣博世力士樂總經理何鉅恒表示:「當台灣製造業由於市場競爭不斷升高,環境變化愈趨複雜及快速,傳統代工業面臨許多挑戰,製造商若想奪得市場先機,需藉由工業4.0提高生產效率,並實現少量多樣的彈性生產模式,同時提升生產品質並減少庫存。」博世力士樂則提供工業4.0的核心技術,在每個產品發展之初,即把工業4.0 的概念視為重要的一環,為客戶提供以價值流諮詢為核心的工業4.0一站式解?方案,讓客戶可在任何階段與工業4.0接軌,邁入智慧製造之路。
陳俊隆指出,比起近兩年來談論工業4.0議題較為空泛,經過一年與台灣有意導入工業4.0的傳統產業客戶詳談,瞭解其痛點並分析價值流後,在今年TIMTOS發表案例更為具體。「強調與目前專為打造一條全新自動化產線不同,而是先瞭解客戶目標為何?再分階段打通廠內筋絡節點、活血,待團隊健全後再談對外競爭。」
因應現今製造廠商須藉工業4.0提高生產效率,以實現少量多樣的彈性生產模式,同時提升生產品質並減少庫存。博世力士樂在每個產品發展之初,便為客戶提供以價值流諮詢為核心的工業4.0一站式解?方案,讓客戶可在任何階段與工業4.0接軌。如現場展示來自惠特公司及銷售夥伴的雷射切割機與機械人應用,便從基礎元件合作開始,採取通用接頭連結各式驅動器、馬達,未來可望推出模組化設計平台。