T零量产的突破

ACMT模具&智慧制造委员会 / 陈震聪 主任委员

前言

「T零量产」是模具成型行业多年追求的梦想,它不仅是一项创新定义,更是企业与行业可以共同努力的新高度!「T零量产」成果的显现并不只是「试模即量产」的一种荣誉,它的产生也不是偶然的运气,而是模具开发与成型试模的过程,运用了数字化工具、系统工程及科学管理的综合表现。

因此,T零量产不是模具成型行业追求的唯一最终结果,而在「高质量生产」的价值下,将T零量产过程产生的结果与数据,透过信息化流程管理与系统完整转移至产品量产,以保持生产效益的最大化与持续优化。换句话说,T零量产是高质量生产的领先指标(leading indicators)。T零量产作为行业与企业的最高标准,产生了组织优化细节的管理动能,成为可持续发展的原动力。

您没看见的影响,但它已经发生…

智慧设计、智慧制造是「T零量产」驱动力,以数字化流程管理为平台,运用了数位孪生及工业互联网等先进数字化技术,探索与解决我们模具成型行业在技术发展、业务市场及经营管理所面临的问题,真实地帮助企业与工程师们完成工业4.0的最后一哩路。下面我们用一个从「相似度、精准度及加速度」T零量产的小故事来说明其过程与要点。

图1:本案例为欧洲某间知名企业之刮胡刀产品的机芯内壳

这是一个欧洲知名企业之刮胡刀产品的机芯内壳,在过去这家欧洲企业是从来没有把如此精密的关键零件放到大陆来开发的经验,不过他们在欧洲开发的模具是运到大陆来生产与组装成为最终的产品。因此在成本及开发周期的考量,一直在大陆寻找与欧洲质量一样的优秀企业,而最好是模具开发与成型生产一体化的公司。

在一次偶然的机会听到大陆有一家企业具有「T零量产」的能力,他们非常好奇,正好有新产品要开发模具,所以计划选择这家大陆企业试试看。

这家欧洲企业的技术与采购团队第一次来到这家模具成型企业的工业园大门,被其绿化、干净而充满人文气息的场景所吸引,彷彿在欧洲的工厂环境一样。

在一系列从设计研发、加工生产、项目管理、装备保养、供应链及物流等企业元素,一一仔细评审之后,决定给这家企业试试。不仅如此,这家非常有经验的欧洲公司发觉这家大陆企业有许多独特之处是欧洲企业没有的,尤其是数字化与高精度的模流分析技术,可以用来挑战欧洲模具较为保守而不敢挑战的任务。换句话说,就是在现在的欧洲模具质量及交期基础上,将技术要求及生产条件升级,其中包含几个关键要素与挑战如下:

  • 原来在欧洲是一模4穴的模具,在精度保证下,提升至一模8穴;
  • 原来三板模的模具,有大量的浇口与流道的废料,提升以针阀式热流道方式,做到无废料生产;
  • 成型周期从原来28秒,在一模8穴的模具要求下缩短到18秒以下;
  • 模具的开发时间,从四个月缩短至二个月。

在「T零量产」系统工程的指导下,经过一个多月的开发,得到非常好的结果,我们来看看这一套模具的优秀表现:

  • 第一次模具试模流动80%短射波前之对比,相似度高达95%;
图2:成型短射对比,相似度达95%
  • 在符合产品尺寸、重量、外观的三个质量要求下,资深试模调机工程师所采用的工艺条件与模流分析软件所呈现的工艺条件表,高达90%的相似度;
图3:成型条件对比相似度90%
  • 模流分析所呈现的Z方向平整度(0.07mm)与成品实际量测(0.06mm)的精准度对比,仅仅是0.01mm的误差;
图4:平整度量测之精准度对比,仅差0.01mm
  • 客户从原来成型周期28秒,缩短至正式量产16秒。

智慧设计与智慧制造是「T零量产」的重要基础,从材料、模具、成型到产品交付,数位孪生、物联网技术及智能制造等析透出来的数据是「T零量产」的成功关键元素。

形成精准的数据,其过程是具备先进提炼技术与科学算力的二个特性,包含模具、射出机台与辅助设备、高分子材料等三项资料,这三项关键资料元素之取得方法,决定了模流分析的准确性。虽然过程非常先进科学,但对于企业的导入及应用是非常易懂易学,经过多年的转化及证实,其导入成本是可以被诸多企业接受。最重要的是真正为企业带来前所未有的效益!

图5:「智慧设计」之一键分析

「T零量产」,首要是将智慧设计各个元素在数位技术的协助下达到互联互通,同时也将模具设计与模流分析工程师过去的工作模式打破,这是整合与融合的行动,是一项非常革命性的创新。模具设计工程师更可以从传统的「知识积累」转换成「知识协同」的方式,成为一位同时具备模具设计、模流分析,以及试模调机能力的三合一工程师,大大提升企业与人才的价值。其数据整合、融合与互联互通的价值如下:

  • DFM-CAE整合:通过CAE模流分析协助制作DFA / DFM,确定最佳进胶方式,进而控管射出成型的风险,提前拟定预判与对策;
  • CAD / CAE融合(一键分析):将Moldex3D与3D模具设计软件融合,模具设计工程师可以实时优化流道浇口、冷却、排气之设计方案及成型工艺等;
  • CADERP / MES互联互通:模具在全3D环境设计完成后,材料清单(BOM)与模具制造管理软件之数据自动串联,同步进行物料准备及生产排产等过程管理之任务。

利用模流分析与模具设计数据的高度融合,以物联网技术驱动虚实整合,大大帮助模具成型第一次试模(T零量产)的成功比率之外,同时带给客户的喜爱以及团队学习的无限空间。

结语

模具智造4.0实践涵盖范围有三大部分──模具工厂之「智慧设计」、「智慧管理」及「智慧制造」。其关键指标是「T零量产」。

智慧设计数据与智慧制造系统之虚实融合是模具「T零量产」的唯一方法。模具智慧制造系统将所有的设备资源、机器人、工艺管理等等加以串联整合,虽是一项重型投资,但在工业4.0发展与企业改造的实质成效,举足轻重。因此,企业如何运用工业4.0作为推进理念,把「模具数据」及「成型工艺」之完整融合是成功突破「T零量产」,让偶然概率成为必然结果。

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