星期四, 5月 19

    物联网在射出成型行业的发展与应用

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    ■型创科技/ 唐兆璋

    射出成型行业的困扰?

    射出成型行业正目前著诸多挑战,例如:劳动力短缺、 蓝领员工自身能力限制、同业竞争激烈、东协国家正在 崛起、客户需求多样化,少量多样且交货期缩短等,如 何让射出成型机在换模频繁的条件下,维持品质一致性 以及生产效率最大化,这将是射出成型工厂迈入智慧工 厂成败的关键。

    物联网 (IoT) 和工业物联网 (IIoT) 应用将在 2018 年爆 发, 面对万物皆联网的未来趋势,如何建构智慧射出成型工 厂,射出成型机首先要具备网路链接能力,【AIoM的 成型生产智能管理系统】,体积轻巧且可简单安装於任 何品牌的射出成型机,只要完成传感器接点安装、网路 线链接,以及网页设定等步骤,即可直接从传感器撷取 资料,无论何时何地都可透过专用软体界面,如果射出 成型工厂已经导入 ERP 或 MES 系统,亦可直接记录射 出成型过程中所生成的即时资讯,因应工厂管理模式的 变革。

    在传统管理模式下,射出工厂的射出成型机产能资讯 需由人工监视、抄录,并进行事后分析,发生产能或 品质异常时往往无法即时得知,只能事后进行品质检 验与相关异常补救措施,既没有效率,也不易找出真 正发生异常的原因。实现於现场或远端即时监控的射 出成型工厂,除便於即时监控产能外,同时也能提供 设备稼动率、生产效率、制品良率之分析与记录,能 达到即时监看、同步管理、节省时间、人力及成本之 目的,进一步深入到制造执行层,甚至有能力集成设 备自动化控制资讯,一步步实现智慧工厂蓝图。

    从塑胶制品生产流程的角度看智能射出成型工厂?

    根据美国辛辛那提大学李杰教授长久观察与研究提出 的见解,工业 4.0 可以概括为 6M+6C,ACMT 协会 的【科学试模技术中心】认为该理论亦适用于智能射 出成型工厂,并且将该理论融合到智能射出成型工厂 的流程改善,其中射出成型车间的 6M 指的是制造生产过程的资讯化与自动化,透过系统整产制造流程自 动化与最佳化,6M 系统包括:
    ◆ 建模(Model):指的是模型建立与模拟验证 (Simulation)。
    ◆测量(Measurement):指的是生产过程的检测与制 品管控。
    ◆工艺(Method):指的是射出成型生产参数与工艺。
    ◆设备(Machine):指的是射出成型设备及周边辅机。
    ◆材料(Material):指的是塑胶原料与物件零件。
    ◆维护(Maintenance):指的是设备与模具的维护及保养。

    其中建模(Model)部份,射出成型制品在设计阶段需 要分析塑胶制品的工艺要求,面向可制造分析(DFM, DesignforManufacturing)的模具设计,需要跨设计 和制造环节开发平台的支持,在模具设计过程,CAD 与CAE系统如同资深工程师或专家一般的协同作业, 让工程师在操作CAD过程中,已经为CAE环境準备好了先决条件与布局,CAD/CAE集成技术的发展提 供面向塑件及模具设计的技术支撑。CAE技术可帮助 工艺人员在制品设计阶段对制作的射出成型工艺进行 可行性及存在的缺陷进行评估,可预测潜在的制造风 险,并验证优化设计及制造工艺对制品的影响。

    测量 (Measurement) 部份,过去工程师主要关注基 於射出成型机参数的过程控制,但近年来基於模腔 压力的射出成型控制系统被证明是确保生产过程高度 一致性和优化质量的重要手法,从欧洲的克劳斯玛菲 KraussMaffei、阿博格 Arburg 与恩格尔 Engel 等设 备商的大量采用即可获得印证。现今尚有熔胶温度、 模具温度、熔胶速度与熔胶前沿位置等模内传感器, 可进行多模穴的平衡确认、追溯不良品、验证模流分 析、成型周期的缩短、剪切黏滞的升温,以及成型条 件的优化等等,蕴含着各种应用的可能,通过有效利 用所测量的数据,搭配模流分析与自动化工程可以提 高生产效率。

    工艺 (Method) 部份,由于射出成型行业的设备、人 员及制造工序复杂,实际生产时由于一些关键工序受 射出成型机等资源的限制,或其他特殊情况导致存在 著多种加工工序流程并存的情况;不同工艺的使用, 一套模具必须结合多套设备才能生产,设置需要工程 人员参与,如何让工程人员具备正确的试模知识及技 能,就显得特別的重要,因此必须透过在职培训,持续提升现场人员的工艺水平。

    设备 (Machine) 部份,射出成型机及自动化设备都是 非常昂贵的,相较於传统的标準工时方法 (PACS)管 理办法,型创制造 IoM 物联网系统可自动记录每台 射出成型机在任一时间的生产效率,通过损失评估改 善工厂的营运方向,提高设备整体生产效率,建立设 备或模具生产效率的基準参考值;另外,射出成型工 厂什么时候该添加设备,什么时候又该招募员工呢? 而射出成型工厂除了射出成型机之外,配置的辅机设 备,如干燥机、模温机、温度控制器、冰水机、中央 供料与整厂水电气系统等,从监控工艺的角度,减少 原料与水电气的浪费也是非常重要的。

    维护 (Maintenance),模具作为射出成型加工过程中 最重要的成型治具,其品质优劣直接关系到塑胶制品 品质,模具生产周期长,加工复杂,生产成本高,且 在成型过程中易出现锈蚀、龟裂、磨损及冲蚀等老化 问题,严重影响制品的品质及模具的寿命。

    因此,提高模具品质,定期对模具做维护和保养, 是企业提升制品品质及降低生产成本的重要手段, 目前,大多数工厂都是通过手工做保养,经常因模具 管理混乱而忘记保养、漏保养或者保养不及时,有资 料表明,定期有效的模具保养,可以使模具壽命提升 30% 左右,这将有效的延长模具的使用模次,降低生产成本,并且更能保证制品品质与交期。

    苏州诚模精密科技有限公司采用【AIoM 模具与成型 产业智慧物联网】解决方案,产品设计、模具设计与 成型工艺在模具开发过程中是高度协同的任务,模具 设计工程师在设计过程中,模流分析系统以标準化及 智慧化流程自动启动,协助模具设计工程师验证模具 是否能百分百符合产品设计及成型工艺需求;在生产 线和产品混合变化很快的今日,采用自动化以满足 需求既烧钱又费力,全流程数字化管理可轻松切换任务,并且对多变的工厂环境适应力极强。这也解放员 工,让他们有更多时间培养创造性思想,并且有机会 从事更复杂的任务以解决更复杂的问题。■


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