█ 教育部智慧製造產業創新提升人才培育計畫成果展
文、圖◎碩二買世昕
█ 緣起
1760年代英國所主導的第一次工業革命開始，一直到20世紀末的第三次工業革命（數位革命），我們發現能跟緊工業化進程的國家或企業，才有機會繼續壯大，甚至成為世界霸權或是成為一間國際化的頂尖企業。因此，為了讓國內的產業界能盡快跟上第四次工業革命的腳步，教育部提出了智慧製造產業創新人才培育計畫，希望能藉此計畫來培育「工業4.0」計畫下所需要的專業人才，並以「問題導向」的學習模式來加強企業與學術界的合作，過去以學理為主的教育方式將轉變為學理與實務並重的模式。
█ 先進製造技術展參展成果
全國有參與智慧製造產業創新人才培育計畫的學校，都將他們這一年來所進行的研究成果，藉由先進技術製造展這次機會進行展演。而本次系上也有不少作品參展。
█ 加工機智能化系統及雲端平台
現今，還有很多的中小型加工廠依舊仰賴手工來進行生產，機台資訊或產品資料也都是靠人力抄寫。此外，因為IT人才的嚴重不足，企業對其廠內機台進行智慧化或是機聯網的過程就顯得心有餘而力不足，因此針對機聯網及智慧工廠的人才培訓是非常急迫的。
而為了使學生能夠快速地學習並嘗試解決業界的問題，蔡孟勳教授的研究生利用臺大機械系的「精密製造中心」中的機台來做為學習及研究的目標。學生將機台智能化，透過CNC的控制器、感測器、智能化主軸等元件來抓取加工過程中的機台資訊，並利用聯網設備來將這些資料上傳並儲存於雲端資料庫中，這樣就能夠遠端監控加工機的運作情形及產品的生產品質。同時，可以透過感測器所接收到的資料來進行分析，找出最佳的加工參數來提升加工效率及提高加工品質，智慧工具機透過感測器所擷取的資訊或影像也可以用來進行刀具壽命的預測及機台保養的時機。
█ 精密製造中心加工機台的即時監控畫面
█ 此平台可以查詢過去的機台運轉資訊
█ 擴增實境銑床訓練系統
進行精密加工機的訓練時，不論是學術單位或是企業都會遇到訓練機台不足的問題。一台加工機的成本相當昂貴，因此利用實機來進行技能教育，會使得訓練成本相當高。另外，機台數量的不足使得受訓者的學習時數不夠，導致這些員工投入產線時，可能會使得產品加工品質下降。
為了解決業界在這方面遇到的問題，陳湘鳳教授的研究生透過擴增實境的方式來解決現實中機台不足的問題。透過雙軸向實體的手輪搭配VR眼鏡中所看到的虛擬銑床，並規劃力回饋的機制來模擬加工機的刀具切割到工件時的情況。這套系統的實現能夠使銑床加工機的訓練變得更容易，也能夠提升技師教學上的效率。
█ AMTS先進技術製造展所進行的Tech Show，主要展示擴增實境銑床訓練系統的操作狀況
█ 聯網自動化組裝機
一座自動化的組裝工廠，最基本應該具備快速反應、客製化，同時還要能透過雲端來監控產線，甚至要能夠在遠端彈性化地調整生產流程，但是現今國內的組裝廠，依然缺乏這樣的智慧化系統。舉例來說，進行PCB電路板表面貼裝的企業，大部分都維持人力監控，甚至手工組裝，因此這些廠商面對大量的客製化訂單時，生產效率就會大幅下降。而要如何以現有的工廠設備來建構整個機聯網的系統及機台智慧化，廖先順教授透過讓參與課程的學生自製一套聯網自動化組裝機的系統，在過程中親身去摸索聯網設備的架設流程，並在從中學習到相關的知識。
我自製的聯網自動化組裝機也是這次的參展成果之一。我利用傳統的PLC設備搭配研華科技所提供的人機電腦，再配合電腦作為SCADA節點做為系統聯網的基本架構。在這個架構下，使用者可以在遠端用手機或是個人電腦藉由網路來控制SCADA節點，而基於MODBUS的通訊協定，SCADA節點便可以下指令給廠房內的人機電腦，人機電腦再根據指令中所指定的MODBUS位址來命令終端裝置上隸屬於該位址的從屬節點，執行主節點下達之命令，系統就會自動開始生產使用者所指定的訂單。
█ 整體系統的主架構
█ 人機電腦及SCADA節點的介面
█ -SCADA操控介面可以看到組裝系統（人機電腦及PLC）正在運作中
█ 參展心得
這次的參展經驗，看到各所參展學校及學生所展示出來的成果以及他們對智慧製造的概念發想，我也從中學習到很多不同面向的聯網概念及智慧化的構想。此外，整個展場中有很多作品是開放給參觀者操作體驗的，當中我最印象深刻的是系上自己的成果「擴增實境銑床訓練系統」。戴上VR眼鏡後，虛擬的加工機呈現在眼前搭配上與真實情況相符的力回饋機制，就好像真的在機械工廠操作銑床進行加工一樣。虛擬銑床上的工件也會隨著使用者的操作，而產生相符的加工痕跡，這也可以讓操作者預先模擬並思考要如何進行加工，等操作熟練時再轉換到實機進行加工生產。
看到全台那麼多學校及學生專注於投入在智慧製造的領域上，並且提出了這麼多的概念及構想，我相信這些參展的學生對於未來在推動「工業4.0」時，一定能扮演相當重要的角色，來幫助企業進行轉型，讓國內產業界能夠快速跟上第四次工業革命的腳步，並期許我們有一天能成為全球領頭羊的角色。
點閱人數