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台湾打造汽车铝轮圈智慧制造供应链

铝轮圈

台湾打造汽车铝轮圈智慧制造供应链(铝轮圈

受惠于现今全球汽车产业不断想方设法追求轻量化,以符合节能减碳政策需求。铝轮圈不仅因为相较于传统钢圈的重量更轻、散热快,在油耗表现、使用寿命与吸震能力更优,铝轮圈也可降低引擎故障机率;在长途高速行驶时还能让轮胎保持于适当温度下,剎车鼓及轮胎不易老化、爆胎,提高安全性;对于强调高速舒适的超级跑车客户而言,铝轮圈在同样推力下降低质量,还能提升加速度,跑得更快。

众多优点促使近年来从欧洲、美国、日本等汽车制造大厂,以及各式大小型客车、卡车纷纷配套采用,也带动台湾铝轮圈专用加工机、交钥匙自动化设备的数控工具机厂接单源源不断。如目前在全球铝轮圈加工业市占率第二的巧新科技工业,即因为掌握锻造高阶铝轮圈精密技术,符合其高标准制程设备需求限制,而成为全球少数、亚洲唯一的代工设计锻造铝轮圈生产线厂商,可生产出兼具轻量、造型美观,在街车与跑车互换的高性能铝轮圈。

看好铝轮圈成长动能数控工具机水涨船高

台湾巧新今天能成为全球锻造铝轮圈业的领导者,仍必须归功于台湾数控工具机供应商台中精机全力奥援。台湾巧新总经理石呈泽便认为:台湾巧新虽然也有能力购买日本进口机,但因为台中精机生产的数控车床不管是加工性能、精度、刚性与耐用度,都已达到相当程度水平,用来加工生产锻造铝轮圈绰绰有余,再去买高昂的进口机不见得划算。且台中精机售服工作做得很好,叫修后服务相当快速,如买日本机就缺乏这样便宜又好用的优势。台湾巧新至今历年来采购的数控车床总数已达一百四十余台,且百分之百由台中精机供应,将效能发挥到极致。

对于数控工具机厂商而言可藉此转型升级,不断推陈出新多款专用卧立式车床、加工中心机,搭配工业机器人与周边自动化软硬件,组成智慧化铝轮圈交钥匙产线解决方案,形成创新商业模。台中精机便曾导入由资策会产业智慧化感知加值服务平台,进行生产处方智慧管理,将铝轮圈制程分为轮圈机制程监控、铝轮圈加工自动断屑、远距刀具寿命预测三大系统。

另为因应欧盟整车业者对供应商要求能源排放数据,并逐年要求减少能源使用,作为供应商认证与下单与否之依据,将冲击铝轮圈、底盘等台湾业者。目前已有欧洲整车组装厂受到相关指令规范,须提报能源消耗数据并规划各零组件耗能上限,而对铝轮圈生产厂提出追溯要求,须合乎生产耗能报表及上限并据此规划生产制程。

部份日本数控工具机厂商则先不求改善硬件,改从软件着手改善或预测耗电量。数家大厂开发的新功能并搭配软件销售,为最终用户分析每段制程耗电量,进而减少空载找出真正有效的切削路径。资策会未来将开发工具机用电量撷取及监控两项技术,发展精密机械业能源管理之解决办法以协助业者生产资料透明化,掌握能源使用方向,进一步提高能源利用效率和经济效益。否则铝轮圈连续生产制程耗电量,光是机器从加工点到回复原点就可能占了百分之二十以上耗电量。

目前除了业者可作软件规划减少空切路径外,资策会也亟思如何加速通过或加以替代。即先透过模拟分析数控程序、数据来了解机台马达的加减速特性、刀具强度、刀径角度等,对于铝轮圈工件加工耗电量影响,并累积数控系统模拟、实验及分析资料,提供客户报告。

台中精机透过资策会产业智慧化感知加值服务平台,进行铝轮圈生产智慧管理,区隔生产处方与智慧管理,实现在正确时间将正确的刀具和数量送到正确的机台以正确使用,平衡铝轮圈生产成本与损失。再交由后者处理,实现在正确时间将正确的刀具和数量送到正确的机台以正确使用,平衡生产成本与损失。目前其工厂管理系统除了前述底层生产使用的刀具管理外,中层稼动率管理则透过远端机台监控、诊断及故障维修,同时改为记录行为改变而非时间,减少反馈到管理系统的资料量;进而建构机台履历以预测后续产量、状态。于上层可为客户架设网页平台,快速取得信息情报,以监控系统取得机台实时状态,发送异常简讯、邮件通知,不仅管理稼动率,还要兼顾铝轮圈产品良率。

整合系统平台、打造铝轮圈智慧工业示范产线

此外进入工业智慧工业时代的数控工具机厂商除了可为客户提供合宜的设备、解决方案降价,还应对外开拓能密切合作的生态圈伙伴,建立成功的商业模式;对内促进组织、制造流程等精实改造,组成智慧工业示范产线,与国内外大厂竞争。

如中精机透过资策会黑盒子搜集刀具资料及履历,不仅可针对刀具管理外,还能望从底层加工机台向上串连,加入机械工程及企业资源系统整合。考量现今主要客户对此仍处于认知阶段,而怀疑其功效对价格相当敏感,却认为软件可改变的弹性较高。铝轮圈制造商不仅有很多想法需设备厂规划,还希望加强差异性,以创造独有竞争力。该管理软件并非如商用软件一样标准化、采套装销售,而需要透过一些软件工具加值,让客户自行移除或建立功能;台中精机则可负责客制化,提供刀具寿命、履历、机台效率等十四项信息,同时利用熟悉数控系统的优势,自主开发集线器管理接口。

远东机械工业则采取不同的发展模式,远东机械工业公司总经理庄宇龙表示早在一九九六年起,因为欧美制造业开始外移到大陆及墨西哥设厂,亟须对外寻求性价比高的铝轮圈加工设备而来台湾采购,但当时台湾工具机厂商仍以生产一般车床、卧式加工中心机等泛用机种为主,远东旗下发得科技工业则藉机转型,并持续往铝轮圈专用领域精进发展。

日圆汇率看涨时期,美国铝轮圈厂商到台湾来寻找铝轮圈替代加工方案,改变当时汽车产业链一级供应商用欧日系机种,二级供应商用台制机种的生态,让一级厂商开始尝试接受台制数控铝轮圈加工工具机,发得科技也趁此时购入首部工业机器人,晋升工业自动化世代。随之陆续开发整厂交钥匙铝轮圈生产线技术、制程自动化与信息化管理、操作简易化与高阶自动化等项目;约从三年前开启智慧化应用,更投入精度可控制、搜集与信息云端化,协助终端客户的铝轮圈制程可追溯、搜集,达成可视化。

发得科技率先引进由成大教授郑芳田开发的全自动化虚拟量测技术,既结合该系统于半导体产业的成功经验,加上发得科技熟悉工具机制程虚实合一,率先投入铝轮圈智慧化交钥匙生产线。经使用上千颗铝轮圈毛胚不断测试车削、调整算法后,终得以顺利商品化。有别于传统自动化只要会上下料搬运即可,在最后品管阶段仍须靠人工搬运到三次元量床抽检是否为良品,浪费时间与成本。在二级供应商可能还不是问题,但到了一级供应商要求制程能力指数达到一点六七以上。目前发得科技的铝轮圈智慧化生产系统可在制程阶段就先确认是否在预设的公差范围内?否则及时停机追溯改善,达到全检目标,不必等到最后成品阶段才靠人工搬运抽检报废。

因为可透过各家数控系统沟通,调整机台加工每颗铝轮圈的细节,持续改进下一颗铝轮圈生产流程;甚至可在铝轮圈离开产线后同步用雷射雕刻出厂年月日、流水编号、型号、产品精度等生产履历信息,方便生产端与销售端透过读取,方便溯源管理。大量减少检查人力配置及对三次元量测设备的投资商品化后已通过国外加工客户验证。还能纳入物联网、大数据及云端等应用,当大数据数据库搜集的资料越多,产线就具有学习能力,因此变得更加聪明,会学习朝向适合的环境、公差范围调整;进而透过智慧机械搭配视觉、机器人加工,甚至是混型产线生产。未来还可望因智慧工业虚实整合,创造新的商业模式,从中具体获利。

铝轮圈制造需要投入大量资金才能取得关键技术

进入智慧工业时代后虽然世界各国企业都热衷于讨论其最新发展,但想的还是以如何降低铝轮圈制造成本居多,却少有人关心该如何获利。庄宇龙认为虽然大家都热衷于智慧工业的发展,毕竟对企业而言前提须要能赚钱,才值得投入大量资金取得关键技术。所以发得科技除了参与学研单位的科专合作外,也花了很多时间寻求独特算法的经验累积。

发得科技与其他国内外智慧化铝轮圈交钥匙产线最大不同,在于从内部成立研发团队的自主开发模式,而非将软件、硬件分拆或委外规划。目前铝轮圈加工新产品开发部共有软、硬件及应用技术部门共五十人,最重要的工作不再只是开发机器,而是学习该如何整合软件、服务、界面等系统应用,掌握每个环节,才能随时满足客户需求。

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