宝元数控打开智慧机械的四只眼

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台湾科技大学管理学院教授卢希鹏，提出了现代产业结构正在面临巨变，不论是消费或工业产品技术都要具备“四只眼”： 物联网、传感器与人工智能，才能够符合现今产业发展趋势并保持企业竞争力。宝元数控,身为国产控制器指标厂商,掌握控制器关键技术，也希望透过打开智慧机械的四只眼，推动传统机械升级为智慧机械，而这一波的转型与发展也必将促使整个机械产业进入物种大爆发的时代！

宝元数控打开智慧机械的四只眼

机械产业的竞争与比拚，已经到白热化的状态,从系统效能的竞争：比加工速度、比精度、比切削效果以至于到价格大战，但即使杀得血流成河,顾客却不见得买单。原因为何？其实很简单，在现在这个当下，顾客要求的是更聪明、更具有弹性、更加人性化的智慧机械，这也是为什么宝元极力推动机械必须要打开四只眼进化成智慧机械的原因。何谓智慧机械的四只眼？简单来说, 第一只眼就是物联网的能力: 机台必须要具备正确且实时的数据收集能力，并且透过网络将数据整合到云端管理平台，进一步让整场设备与管理中心的信息得以互通交流,达到物物相连的目标。第二只眼是传感器：过去的信息收集主要关心的是加工过程，数据分析的焦点也大多集中在“结果”例如: 稼动率、产量、产能…等等，但于机台本身却甚少关注。在智慧机械物种的时代，传感器被更广泛应用在机台状态的监控与观察，且从过去的结果论转向”预测”或”预防”，例如：设备健诊、机台调试、加工成果优化…等等。第三只眼是人工智能辨识技术，这里说的辨识，不仅仅是单纯的资料或模型模式分析，除了结合第二只眼传感器提供的数据之外，还要整合视觉与影像辨识技术，达到控制器只要接收到资料，进行辨识后即可正向预测结果或反向推断原因。第四只眼是所谓人工智能互动技术，有了数据收集与联网能力，传感器作为感知单元,还有了辨识能力后，一个拥有聪明大脑的智慧机械，俨然成形,但是这还不够，因为这仅仅是成就一个聪明的单机个体，更重要的是要能够达到互动：机台与机台之间的互动，还有机台与使用者之间的互动。

 

正在发生的智慧机械转型与升级

智慧机械的成形是必然的趋势甚至已经是现在进行式，宝元数控透过结合智慧机械的四只眼睛，已经提供许多客户理想的解决方案，并且得到了相当正面的反馈，一些过去看似遥远的概念，却已经悄悄的在现实世界中发生,以下两个案例，可以实际印证这个说法：

案例一: 国外客户远端障碍排除，在线查找实时快速

某工具机厂商致电宝元，表示今天早上美国客户反应有一台机台出现了切削不良的问题，因为正在赶工生产当中，美国客户气急败坏地表示要机械厂立刻派人到现场协助问题排除，让机台马上恢复继续正常生产，因此机械厂希望宝元可以派人陪同一起前往协助。宝元工程师初步询问了一些问题之后立即与机械厂、美国终端客户三方连线，让客户将机台启动，从头到尾跑完一次加工程序后，宝元工程师即将加工过程资料下载至本地端检视，大约经过20分钟，宝元致电客户，请客户检查刀具安装是否有问题，经过检查后立刻发现某一把刀的安装角度不当，于是重新安装刀具，再次进行加工，先前出现的切削不良的问题果然得到了解决! 美国客户表示非常满意：不用耗费时间等待机械厂的维修人员到现场查找，问题在第一时间便立刻解决，机台马上又可以投入生产；机械厂也非常满意,因为不需要派人亲赴美国，客户的问题也只花了20分钟处理完毕：

到底问题是怎么在20分钟内解决的？答案就是宝元智慧振动传感器SVI-1000!

终端客户经常反应有切削不良的问题，但实际上造成切削不良的原因有很多：加工程序的撰写 机台本身组立、马达的参数设定、刀具的安装磨耗……等等，但当机台一旦出现问题，客户绝对无法冷静地听原厂一一分析原因,只希望有人可以立刻到现场把问题解决。在这个案例里面，机台在出厂时即安装了宝元的智慧振动传感器SVI-1000，工程师让机台执行完整加工程序，即可透过机台上的振动传感器SVI-1000搜集到整个加工过程中的异常振动状况以此进行资料检视分析：首先，由于SVI-1000本身提供了实时傅立叶转换功能：因此加工过程中的振动讯号都可以进行实时转换。取得振动频率资料后，利用振动传感器搭配的软件功能：加工程序异常区段标示，也就是针对出现异常振动的程序，自动标示为红色警示区段，以便查找是否因为加工程序撰写或下的参数不当而造成机台异常振动。初步排除程序问题后，接下来比对加工过程中曾经出现过的异常振动纪录，果然出现了数次异常，进一步检视，发现振动频率数值大致都固定落在特定区段，工程师与宝元数据库中的数值比对后，认为这个区段的振动值极有可能与刀具安装不当产生共振有密切关系，因此请客户在现场检查刀具是否有问题,果然一击中的，在20分钟内就解决了客户的问题！

结束了吗？还没有! 宝元云端系统及RFID功能让不当操作无所遁形!

在这个案例里面,看起来透过振动传感器在第一时间就解决了机台的问题,已经是一个快速障碍排除、客户皆大欢喜的结果，但实际上还暗示了另外一个问题：为何会有刀具安装不当的情况发生？是否有人员安装或维护的疏失？如果是，如何查找出不当操作？宝元控制器提供RFID功能以及维修排程与权限管理，透过控制器上的RFID功能，操作人员在执行加工或者进行维修时皆需以员工识别证刷卡登入，之后人员的操作信息便会完全记录在案。透过云端系统,管理者可以快速的汇出相关报表记录，找出机台出现问题前是由哪一位人员在哪个时间进行刀具更换的动作，如此一来就能够预防再次发生不当的操作引起机台问题 。

案例二: 刀具磨耗预测，设备健诊让产能分配、资源管理更有效率

刀具磨耗预测是目前许多客户都希望的功能，因为一旦刀具磨耗到影响加工，操作者却还懵然不觉,继续加工的结果，一来可能造成加工质量不良，二来更严重的是可能造成机台的损伤。而传统的刀具磨耗预测方式，可能仅简单以加工次数方式提示，例如：此刀具已进行500次的加工，让使用者自行评估刀具磨耗程度，但事实上，加工次数并无法精确的换算或推断出刀具磨耗程度，因此客户希望有更加聪明及精确的预测方法!

一切交给科学：智慧振动传感器SVI-2000以振动频率变化，有效预测刀具磨耗程度

宝元跟客户合作，邀请终端客户进行测试。测试计划是透过EtherCAT通讯连接方式在机台主轴与工作台共安装了四颗振动传感器SVI-2000，再由宝元透过云端系统收集机台加工资料,客户依旧按照日常排程进行生产加工，宝元的工程师则默默的在后台持续收集资料，进行数据观测与分析。经过一段时间数据观察后，宝元工程师发现，当刀具邻近到磨耗极限时，振动频率会产生非常细微的变化，有此发现，也归功于宝元智慧振动传感器 SVI-2000提供的高取样频率(6600Hz)及量测频宽(3300Hz) 才能够精确采集到振动频率细微的波动。由数据分析得到这样的模式与结果,即可进行下一步验证。

异常振动极限设定，刀具磨耗殆尽前即让机台停机进行保养维护

工程师透过宝元振动传感器SVI-2000软件界面中的异常振动极限设定做了一项尝试：在页面中设入了刀具接近磨耗极限时所可能产生的振动频率数值以及讯号持续时间，让控制器在此数值出现时便先停止机台运转，并透过云端系统发出警报通知宝元及终端客户与机械厂相关人员。在第一次接收到警报时，宝元工程师通知客户检查刀具磨耗状况，客户当下还表示根据加工次数预测，刀具还没有消耗到需要更换的状态！但经过检查后,果然发现刀具确实即将不堪使用，为何两者差距如此之大？因为在过程中加工条件曾经发生了改变，传统以次数预测刀具磨耗无法反映出刀具的实际状态，而宝元的振动传感器SVI-2000是依照刀具实际状态不同在加工过程中造成的振动频率不同，因此可以准确地预测出刀具磨耗的程度！

透过云端系统,轻松管理机台维修排程，有效分配产能与资源

有了精确的刀具磨耗预测方法，对操作与管理者来说，机台维修及产能资源分配变得更加轻松有效率：透过云端系统，管理者对每个机台的状态与维修排程了如指掌，而当机台刀具邻近需要更换前，可以透过振动传感器与控制器向管理系统发送刀具更换提示，管理者得以预先安排机台停机维护，不用面临因为刀具更换必须临时停机的窘境，也可以将现场各机台的产能做更合理有效的分配调度,如此一来更能大幅提升产能与资源管理分配。

智慧传感器结合人工智能技术,五感齐全，智慧机械物种爆发时代终将来临!

智慧传感器应用在机台上，就好像人类具备味、视、听、嗅、触五感一般 。宝元数控一向致力于发展机台的大脑，而如今触角已延伸到传感器领域，下一步就是要结合人工智能技术。传感器的存在对于机台人工智能技术发展占有十足的重要性，人工智能技术奠基于数据，而传感器则正是将所有的现象数据化，例如：案例中提及的刀具磨耗就是透过振动传感器将模糊的磨耗程度，转换成振动频率的改变; 又例如常听到的“机台暖机”, 原本是抽象定义如：开机20分钟后称为暖机完成，可是事实真是如此吗?当夏天环境温度35度，冬天却只有5度时，这样的暖机标准岂可同等视之？但是若能够透过温度传感器实际量测出机台温度再透过数据与模式分析订出一个标准温度称为暖机完成温度，才是更加精确的作法。宝元数控目前已经成功推出振动与温度传感器，并与多家客户合作积极开发更多传感器应用的可能性，也计划发展更多感测相关的技术将各种现象数据化, 再透过大数据分析,建立模式推演，发展宝元的人工智能技术后再反馈应用在调机、维修、提升加工效果…等等相关领域。

机台整合云端、传感器、人工智能进化成智慧机械的趋势已悄然发生，当机台开始发展出各式智慧功能时，对于产品与企业来说唯有物竞天择、适者生存，而宝元数控面临即将到来的智慧机械物种爆发时代,由机台大脑控制器出发，整合相关技术，要一举开启智慧机械的四只眼！