■ Moldex3D/ 孫士博
前言
「資訊」是邁向工業4.0過程中的主角，而對於射出成 型製程來說，資訊不外乎是工藝條件、設備與原料狀況、 以及產出的產品品質。資訊由「數據」整理而來，而資 訊分析後便成為「知識」，知識便是推動技術前進的動 能，因此我們可以說，邁向工業4.0就是在數據、資訊 與知識三者上不斷整合、強化的過程。
過去在塑膠加工產業中，產品、模具設計以及成型工藝 條件多半是靠經驗傳承而來，多數人在工廠收集到的都 是片段的資訊，由於沒有完整的數據，因此並不能產生 知識。工業4.0在塑膠加工行業要強化的，就是將數據 收集完整，資訊流通自動化，以及利用電腦的運算能力 產生知識。
而數據又是如何從真實的物理環境(例如傳感器所收集 的數字)，轉換成可供運算分析的概念呢？美國國家科 學基金會智慧維護系統產學合作中心共同主任李傑博 士，也是輔導Moldex3D進行製造服務創新的顧問，在 工業大數據 (2016) 書中提到 Cyber -Physical System 的 概念，「從實體空間物件、環境、活動中大數據的擷取、 儲存、建構模型、分析、挖掘、評估、預測、優化、協 同，並與物件的設計、測試和運作性能特徵相結合，產 生與實體空間的深度融合；進而透過自我感知、自我記憶、自我認知、自我決策，以促進工業資產的全面智 慧化。」這樣以虛擬的模型來描述真實的加工環境的 方法，若運用在射出成型製程上，靠的正是「模流分 析」。
它可將實體空間轉化為虛擬環境，使我們能在其中應 用知識解決問題。在建構有限元分析的各個系統過程 中，實體的物件包含模穴與模具，藉由網格製作形成 分析的邊界範圍；而物理場的解析在模流分析中是藉 由熱傳導與流體力學方程式來說明；被分析的物件， 塑料則是將其熱與流動性質轉化成材料方程式；加工 機台的運動則是轉化成施加在材料的壓力、速度以及 溫度等。至此射出成型中的所有元素都已經轉換為虛 擬系統，針對產品品質與生產效能的計算便在虛擬系 統中完成後，反應到實體空間作為生產決策的建議。
結合虛擬與實體空間的技術進化來自兩方面：
一是模型建構的真實程度，一是虛擬空間中的數據分 析技術，這也是模流分析軟體開發者持續努力的方 向。
在Moldex3D的開發方向上，關於材料方程式的改進 一直是Moldex3D材料研究中心的核心任務。例如 材料的黏彈性質量測、以及軟體配套的黏彈性耦合求解器，便是改進傳統只用純黏性的方程式來預測流動 的新技術。因此諸如流動不穩定下的各種表面品質缺 陷，都可以更有效的提前預測。
若是將黏彈性擴展到翹曲分析，產品在模內收縮產生的應力，都可以隨著冷卻時間的快慢而有不同程度的 鬆弛，產品的變形將更能反映出不同加工工藝下的情 況。另一個近期愈顯重要的是射出機台作動的模型建 構。傳統的模擬將螺桿的運動轉化為單純施加在熔膠 上的速度與壓力，這其實是過度簡化了塑料的流動行為。
以閉迴路油壓機為例，實際在射出階段，螺桿的移動 是機台將當下量測到的速度與成型人員所輸入之射出 速度相比較，其中的差異便是靠控制器來調整比例 閥，以增加或降低的螺桿的前進速率。這個控制迴路 的響應快慢，決定了機台能否穩定生產。若是產品設 計不良，射壓變化幅度大，控制迴路響應自然需要較 長時間才能穩定。在工業4.0環境下，穩定生產是自 動化的必要條件，因此在模擬時，機台作動的模型建 構便愈發重要。■
