沖壓設備業者數位轉型需求缺口

缺乏設備故障診斷完整的解決方案

沖壓加工是一種常見的機械加工方法，而其所生產出來的沖壓零件，應用領域極為廣泛，包括家電、文具、自行車、汽機車、五金工具、航太、國防、電子資訊零組件、醫療器具等組裝廠。我國沖壓工業由小到大、由粗糙而精緻、由高人力而自動化的發展歷程，可說是台灣工業奇蹟的縮影。而產業自動化更被視為下一波振興全球工業發展關鍵技術，自動化技術所創造的產值與市場規模也呈現穩定的成長，2014年全球產值約達1,316.8億美元，2014-2020年複合成長率高達8.96%。

近年來各類型電腦3C 產品以及汽車的發展趨勢主要採輕合金材料應用以減少成品重量，提升產品附加價值，在此類金屬加工之特殊曲線的需求下，沖壓加工部品形狀多樣化趨勢亦急遽地發展，沖床產線由過去強調單機高速及高精度的機構性能改善，開始朝向整線多機台連線模式發展，透過整線串聯整合控制，整合進出料品質檢測、流程診斷等智慧型自動化，以達到高速生產及降低模具成本之目標。

目前沖壓生產線整線輸出服務，所提供給客戶的設備參雜各家沖壓機與自動化輸送設備，各機台各自運作，各自管理，故單機管理所能提供給使用者的資訊僅限於單機的產量。至於整線的生產稼動效率，人員的稼動，設備健康狀態等資訊，唯有藉由統一的智慧感知診斷服務平台，取得完整整線生產稼動資訊，才有辦法進行設備生產狀態掌握，進而提升整廠生產效能，預知診斷機台狀態，降低停工損失風險。綜觀目前在沖床整線應用於加工廠之問題如下：(如圖1)

1. 未具備自動化故障診斷協助：客戶在生產過程中所遇之機台技術性問題往往需要即時處理以避免產線延宕，但目前作法還是以由當地代理商至現場進行維修，時間上缺乏效率。
2. 未能連結後端售後服務及專家系統，導致國外客戶遇到問題時，如當地代理商無法克服，則必須透過信件或人員往返至總公司尋求解決方案，如此ㄧ來會造成客戶長時間停機之損失。
3. 市售應用軟體無法支援控制器之封閉系統：沖床整線系統搭載之控制器主要為日系廠牌(包含三菱、西門子等)，雖已少部分提供函式庫，但若要與其他管理軟體整合仍需個別開發相關的應用程式，且所費不貲。
4. 缺乏機台特性分析與訊號擷取技術：因沖壓生產環境複雜，且沖壓動作所產生之震動與高溫環境下，都會影響到感測器(load cell、溫度感測器等)精確度與穩定性；故必須不斷的進行自我校正與補償，目前市售NI感測器雖然精準但價格昂貴。

圖1、國內沖壓設備業者供應鏈現況與問題

資策會輔導業者由點線面診斷產線問題，訂定產線數位優化方向

智慧感知故障診斷

如前述現階段沖床設備故障診斷並無完整的解決方案，發展設備智慧感知診斷在於保證設備在允許的工作條件下和規定時間內，完成預期的功能，智慧感知診斷應有效擷取、傳遞、處理、再生和利用設備診斷訊息，從而有效識別設備工作狀態，找出設備可能存在的故障或導致這些故障的原因，甚至，預測設備狀態的發展趨勢。

本會與國內沖壓設備業者經過多次會議討論及凝聚共識後，找出主要問題點為，歸納其原因，分別為(1)缺乏自動化故障診斷協助、(2)缺乏故障診斷系統、(3)缺乏機台特性分析與訊號擷取技術，因此資策會提出智慧感知診斷服務及專家系統服務，處理機台訊號擷取，提供設備稼動即時監視及遠距故障診斷協助，以提昇對客戶服務效率。(如圖2)

圖2、沖壓設備業者數位轉型方向與目標

設備稼動即時監視，並可遠距進行異常診斷及問題排除

本會輔導沖壓設備業者建置智慧感知診斷服務及專家系統服務應用，系統運用說明如下: (如圖3)

1. 智慧感知診斷服務：

建置客戶端智慧感知診斷服務系統，透過設備擷取控制器參數及感測器數值，可即時監視現場機台加工狀況，掌握各機台稼動狀態，提供 現場加工進度管控，使得機台生產稼動得以透明化，產品之生產進度與交期得以預測與控管，同時透過長期的資料擷取與累積並將資料進行統計，主管得以調閱、查詢與參考資訊， 亦可提供給使用者及體系設備供應商進行改善，有利於提昇整體供應鏈產出品質與績效。

2. 專家系統服務：

建置設備業者端專家系統服務系統，透過感知信號及異常訊息數據蒐集，可進行異常診斷推論，系統能將得初診斷結果逐條理由做出解釋，一直追溯到感知器輸入資訊及異常訊息，技術人員可以通過向系統的詢問方式來了解診斷過程，協助技術人員可遠端進行異常診斷及問題排除，減少出差天數，降低營運成本，此外，在維修管理方面，提供售後維修清單及派工管理服務功能，可針對售後維修紀錄進行分析，包括顧客預期和實際維修時間一致性程度、縮短維修工期天數等，同時可透過行動裝置將維修過程拍照紀錄前後狀況，記錄於售後維修服務表單，以作為後續保修記錄查詢的資料分析，另外，亦提供機台機型規格之技術手冊調閱，提供技術人員臨場維修查閱或臨場裝機時查閱各項技術資料，以縮短售服案件處理天數，並提昇客戶滿意度。

圖3、鈑件沖壓產業服務情境

縮短售服案件處理天數，減少出差天數，降低營運成本

業者透過建置智慧感知診斷服務及專家系統服務應用導入後，大幅提升客戶服務效率：

1. 導入智慧感知診斷平台-感知診斷分析模組，以及專家系統-維修管理模組，成功獲得縮短售服案件處理天數由15天降為10天。
2. 規則診斷模組降低技術人員出差平均天數由5天降為3天，大幅降低營運成本。