金屬加工、模具生產、光電產業首選:打造彈性製造與自動化產線的iCAPS 電腦輔助生產系統 2024.08.09

     
 

一、摘要

面對全球智慧製造浪潮及人力短缺挑戰,iCAPS智慧電腦輔助生產系統應運而生。它作為一個強大的製造執行系統,能有效整合生產設備,實現生產過程的自動化、信息化和智能化。iCAPS不僅能提高生產效率、產品質量、降低生產成本,更能滿足金屬加工、模具生產、光電產業等多樣化生產需求,為企業打造全方位智慧製造解決方案。
 

二、為什麼會有 iCAPS 的誕生?

鑒於勞動人口與專業技術人口投入生產製造產線的短缺,導致生產線面臨因缺工而減產或停線等問題發生,促成自動化需求日益增加。
 
傳統自動化裝置多數於流水式生產線完成運載與生產,或單機械手臂搭配單一機台進行上下料與人工補料生產,藉由人工管理物料。然而,現行主流之生產型態為少量多樣與短交期,此生產型態較困難於習知自動化裝置揮發有效之生產效率。
 
因此,iCAPS提供一套完整自動化解決方案,除了開發一套電腦輔助生產系統掌控全線生產,完成生產資源整合外,亦可客製化提供彈性儲區管理方案,支援高度智動化解決方案需求。
 
iCAPS為一套智慧電腦輔助生產系統 (簡稱上位系統),支援10種以上機器手臂、AGV、倉儲與工具機控制器之跨品牌跨設備統一維運,協助使用者將有效監控製造現場硬體設備載具,另一方面,亦將工作機群資料即時同步彙整後連結資料中心,完成製造生產系統資訊垂直整合。其中,提供4種以上智慧化APPs服務,易於可視化掌控全線生產樣態,以模組化軟體平台開發,支援彈性化應用選配,以期滿足使用者需求。
 
   
 
藉此,經iCAPS可於遠端完成智慧派工後,系統啟動處理程序完成工件加工製程與搬運,且即時完成製造資訊等資料收集,可視作業需求回報至MES。其中,根據不同生產流程及客戶需求,iCAPS支援各種控制程序。
 
   
 
其中,為滿足市場對於自動化產線要求需24/7不中斷生產需求,提供多元化倉儲管理技術,從線邊倉儲(Liner Pallet Pool, LPP)至環形倉儲(Round Pallet Pool, RPP)可用於智慧化儲位物料管理,與配合金屬加工產業需搭載加工刀具需求,提供矩陣式刀倉倉儲管控技術(支援BT與HSK),以避免因缺刀而停工的窘境。
 

三、 iCAPS 在製造系統的定位與運作方式

iCAPS電腦輔助生產系統在製造業中複雜整合任務的應用,如同一個大腦般吸收、分析和提供指令。它是一個功能強大的製造執行系統,可以幫助企業實現生產過程的自動化、信息化和智能化,從而提高生產效率、產品質量和降低生產成本,如下圖所示:
 
   

 依照上圖,完整的製造系統架構分為四層,和iCAPS的運作關係如下:
 
►第一階頂層_企業資源規劃系統 (ERP):
負責生產前管理和生產狀況掌握。
►第二階中間_是製造執行系統 (MES):負責接收來自底層的生產數據,並根據這些數據進行生產製造資訊提供,包括訂單管理、工單開立、生產排程、物料資源管理、生產工序、生產資源以及生產日程等。
►第三階控制層_iCAPS電腦輔助生產系統:
連接MES和設備層,負責接收MES的指令並下達給設備層,同時將設備層的狀態信息反饋給MES。iCAPS主要功能包括:
    *   **生產活動記錄/回報**: 記錄設備狀態、產能統計、生產履歷以及異常訊息等。
    *   **設備控制/執行生產活動**:  執行加工排程、加工程式上下載以及自動物料搬運等。
►第四階底層_是各種生產設備:
通過設備資訊交換通道與控制層進行數據交互,並將設備資訊(設備狀態、暫存器資料、加工程序、異常訊息等)上傳至控制層。
 
其中,信息流的運作如下說明:
 
1.  ERP將生產計劃傳遞給MES。
2.  MES根據生產計劃生成詳細的生產指令,並下發給iCAPS系統。
3.  iCAPS系統根據MES指令控制設備進行生產,並將生產過程中的數據實時反饋給MES。
4.  MES將生產數據進行分析,並將分析結果反饋給ERP,以便ERP進行生產計劃的調整。
 
採用iCAPS系統的優勢有三:
 
►提高生產效率:
通過自動化生產流程,可以減少人工操作,提高生產效率。
►提高產品質量:
通過實時監控生產過程,可以及時發現並解決問題,提高產品質量。
►降低生產成本:
通過優化生產計劃和物料使用,可以降低生產成本。
 

四、目前已經使用iCAPS的三大產業類型

 
►金屬加工 (佔比 38%):
對於金屬加工產業而言,最主要的需求為產線應變速度提升、加工時間縮短、換線效率提升以及快速售後服務。
►模具生產 (佔比 32%):
模具生產產業的需求則著重於設備效率評價、設備數據透明化、人力資源管理以及物料調配即時性。
►光電產業 (佔比 30%):
光電產業則迫切需要少量多樣製造、雲端下單製造、微批量試產加工以及機上量測系統生產履歷報告等解決方案。
 
   
 

五、iCAPS 系統所提供的四大解決方案:

 
►電腦輔助生產/彈性智動製造 (MES, ERP, APS):
透過導入 iCAPS 系統,可以滿足上述三大產業在自動化串連整體性方面的需求,包含跨系統鏈結、機群生產以及異製程自動化整合。
►快速製造系統設計:
此方案著重於提升搬運效率、降低定位需求以及節省運營成本。
►智動化整合模組:
透過 SQL 跨平台整合工具、WEB API 生產資訊共享以及 MQTT 工業應用整合等功能,可以滿足設備數據透明化、人力資源管理以及物料調配即時性等需求。
►產線資源輔助管理 OEE:
此方案透過聯網設備生產統計以及在線/離線報工處理,提供操作者使用報表,進而實現設備效率評價。 
 
   

六、iCAPS的四個應用情境案例介紹

 
iCAPS可被運用於掌控產線與戰情室可視化,協助管理者快速掌握產線運作狀況與生產情形,已協助管理者或使用者決策與監控。其中,提供4個模組應用於產線(shop floor),分別為派工管理模組、倉儲管控模組、設備管控模組、健康預診模組。另一方面,提供2個模組應用於戰情室(office),分別為生產前管理模組與生產狀況掌控模組。
 
更進一步,iCAPS亦可應用於工具機環形倉儲整合,用以解決業者面臨2個問題,(1) 工具機及周邊自動化整合不易、(2)傳統自動化方案開發成本高且佔地空間大。本技術提供4種不同類型之自動化整合倉儲解決方案,依各導入專案分述如下。
 

► RPP單機製造單元解決方案【導入案例: 協鴻工業】

藉由iCAPS整合軟體模組至PC-NC控制器,提供載具控制、倉儲管理與設備監控等附加功能,優點為(i) 圓盤式拖板倉儲(RPP)具有佔地面積小且性能佳特色、(ii) 適用於中小尺寸及中小批量之生產、(iii) 促使工具機單機轉型為系統整合智造單元提高終端使用者生產效率。
 
   


► 開發一套彈性製造系統(FMS) 【導入案例: 九和汽車】

用於解決模具混線加工系統,業者長期以來面臨金屬模具加工非常倚重人工監控,包括機台操作、上下料、備刀更換等作業,使得成本效率不佳,另一方面頻繁的換線作業使得產能打折。本技術提供2個應用特色,串接CAD/CAM資訊將加工參數及刀具資訊上船機台,且運用機械手臂完成自動上下刀具,藉此完成多機自動化提升產能與良率。
 
   

 
► 開發一套彈性製造系統含物料倉儲與刀具倉儲管理 【導入案例: 晟田科技】


用以解決航太零組件彈性生產場域,過往業者使用人工操作機台生產,且準備原料及機台校機時間冗長,降低設備加工效率;此外,經由人工報工方式記錄生產資訊,使得生產履歷紀錄不夠詳細與不具即時性。
 
本技術整合業者既有APS系統,依排程結果執行彈性生產,提高產品交期準確性,同時生產後由系統自動報工,有效改善生產資訊透明化,促使生產效率大幅提升。
   
  < 彈性生產系統應用於航太零組件_整體解決方案 >  
 
   
  <彈性生產系統應用於航太零組件_托盤式備刀解決方案 >  
 

► 矩陣式刀具倉儲與物料管理整合系統【導入案例: 大立機器】

此業者為工具機知名製造商將本系統應用於自家加工場域,已排除過往工具機刀具庫無法負荷線邊倉待加工工件批量,需仰賴人力不斷手動更換刀具維持繼續加工,倘若刀具不足則產線停擺;另一方面,現場生產缺乏刀具管理機制,作業人員無法得知是否還有被用刀具,造成過度採購浪費。
 
   
  < 倉儲系統與彈性生產整合應用_整體解決方案 >  

 基於上述問題,本專案建置一套線邊物料倉儲系統與矩陣式刀具倉儲系統,並整合龍門手臂進行上下刀具更換,與架橋式移載機構運送物料至工具機加工台,同時整合iCAPS完成整體自動化生產上傳加工程式與暖機啟動加工監控等。
 
其中,本專案引入Tool Library概念,刀具倉儲可分區使用,提供彈性生產系統備用刀具與現場刀具管理服務,同時完成機邊整合量刀設備,提供數位化管理服務。
 
   
  <倉儲系統與彈性生產整合應用_矩陣式刀倉解決方案>  
 

七、結論


無論貴司的目標是希望將單一設備轉型為智造單元,或是將多部設備希望可完成彈性自動化生產,抑或是因應缺工少人化瓶頸需要建置物料倉儲與刀具倉儲,並搭配智動化整體解決方案,智慧製造生產輔助系統iCAPS將會是您的首選。

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