■台灣區電腦輔助成型技交流協會 / 唐兆璋 秘書長
■ 以【數據驅動】的智慧成型製造
■ 基於【OPC UA】的產業使用規範
■ 建構【產業發展】的智慧成型生態圈
前言
根據全球最大射出機設備商的預測，2025 年將有三成的射出成型工廠使用設備聯網技術；根據美國高德(Gartner) 公司的預測，2025 年時有八成的企業IOT物聯網都包含AI 解決方案。數位化轉型成為現階段全球製造業升級的必要途徑，在這樣的浪潮下，數據已成為驅動工業轉型升級的關鍵要素。
產業轉型進程 仍處評估階段
根據台灣區電腦輔助成型技術交流協會（以下簡稱ACMT 協會）的調查報告指出，目前塑膠射出成型產業的數位轉型進程，仍多處於「觀望、評估」階段，可以顯見的是，大部份的射出工廠在智慧製造能力和數位轉型成熟度方面屬於中段班，工業大數據的發展面臨數據資源不夠豐富、存在數據孤島等挑戰。
整合六家產業聯盟單位 完成多達500 個參數共識
有鑑於各品牌供應商的射出成型機使用不同通訊協議或格式，歐洲塑料和橡膠機械製造協議遂於2018 年5 月4 日的美國NPE 展會上發佈「EUROMAP 77 通訊協議」，並以此作為跨製造商的通信標準。ACMT射出機聯網相容性計劃亦於2020 年12 月2 日於ACMT2020 臺灣年會簽約，參加成員包括台中精機、盟立自動化、型創科技、工研院微系統中心、工研院巨資中心…等單位，共同制定符合亞洲智慧成型產業生態的相容性規範，目前已完成超過500 個以上參數制定，推動射出成型產業數位轉型。（如文章首圖）
圖1：ACMT 射出機聯網相容性計劃應用架構
基於OPC UA 提出1+5 階段的智慧製造應用
射出機聯網相容性計劃是基於OPC UA 工業數據通訊協議，及歐洲塑料和橡膠機械製造商協會制定的EUROMAP77 數據模型，參照德國機械設備製造業聯合會的智慧製造規範編修而成，設計理念是以「誰在做，做什麼」的分類法作為區分，共分為五級，如圖2 所示。
ACMT 射出機聯網相容性計劃亦支持經濟部工業局的SMB 計劃，所謂SMB 即指附加於機械設備的智慧機上盒，並具備資料採集、處理、儲存、通訊協議轉譯、傳輸及提供應用服務模組功能的軟硬體整合系統。透過SMB 能讓既有的射出成型達到Level 1 到Level 4的智慧成型功能。ACMT 迄今已促成逾300 臺設備聯網，佔SMB 計劃塑膠製品製造業的45%。（圖3）
從工廠需求出發 串聯IT 與OT
從企業經營的角度來看，IT 系統包括從客戶管理、生產管理、銷售採購、訂單庫存到財務人力…等，智慧製造的推動不僅是上述IT 系統要橫向互通，還要進一步縱向打通過去壁壘分明的IT 系統(Information Technology) 和OT 系統(Operation Technology) 數據，透過射出機聯網相容性計劃可協助提升IT 系統的運作價值，各階段敘述分別如下：
Level 0 及Level 1 階段
建立Level 0 或Level 1 等級的智慧成型能力時，連接製造執行系統(MES)、企業資源管理系統(ERP)…等系統；對於射出工廠可精準地掌握生產進度，包括目前的產品、工單的製令、及完工比例等資訊，包括業務、生管、資材等部門都可以透過網路查看，這對於跨部門間的協調，甚至滿足客戶交期等目標，都是非常有價值的應用。
Level 2 及Level 3 階段
建立Level 2 或Level 3 等級的智慧成型能力，連接統計製程管理系統(SPC, Statistical Process Control)、生產追溯管理系統…等；對於射出工廠可精準掌握每模次的射出成型條件及製程數據，落實生產過程的可追溯性，符合法規要求的驗證程序。另外通過即時製品管制上下限，減少不良品流出，確保製品信賴性及穩定性，有助於射出工廠的議價能力。
圖2：ACMT 射出機聯網相容性計劃分級架構
Level 4 及Level 5 階段
建立Level 4 或Level 5 等級的智慧成型能力，連接人工智慧、線上成型優化、設備故障預測…等；使用採集頻率1KHz 以上的速度，偵測融膠在模穴內的流動行為變化、馬達的負載電流、機臺振動頻率…等，依循科學化及標準化打造射出機的專屬大腦，當製品發生缺陷時，人工智慧可因應不同模具及塑料，修正射出成型機的成型條件，透過數字化修正策略直接改善製品缺陷。
ACMT 協會將持續與工研院、資策會、精機中心、中原大學、高雄科技大學、科盛科技、台中精機、盟立自動化…等單位合作，整合IT 和OT 需要的不僅僅是融合網路資源資源，數據的有效利用應謹記「垃圾進、垃圾出」(Garbage in, garbage out)，數據的品質是長期困擾數據分析工作的難題，加速推動射出成型產業導入智慧成型、僅憑一已之力是絕對不夠的，跨界整合是一種必然方式。
推動跨界整合，建構智慧成型產業生態圈
ACMT 協會在智慧成型的推動策略主要分為短中長期三大階段，首先要聯合射出成型設備商、控制器廠商及系統整合商共同制定「ACMT 射出機聯網相容性計劃」，打通智慧成型的第一哩路，中期則是開發智慧服務軟體，透過軟體加值提高射出成產業的附加價值與競爭力，最後則是發展人工智慧，建立智慧成型產業生態圈，重新定義智慧成型(Smart Molding)。■
圖3：ACMT 促成SMB 計畫臺數（資料來源：智慧機械推動辦公室）
圖4：ACMT 射出機聯網相容性計劃 1+5 階智慧製造應用
