如何規劃 成功的 智慧自動化系統

B0  2015年 10月13日 15:57


自動化界 有一個數字:《 50 %》
30年來,自動化 成功的比率 沒有多大變化,以前是 50 %

愛做夢 的朋友,很適合 從事 智動化設計工作
把腦子裡的 構想 具體化表達出來,這就是 設計

機構為主體,適當的搭配 機器人 且結合 資訊,完成 智慧自動化生產,這是 我們的 目標


現在:機構設計軟體 已非常具效率,標準元件 取得也十分容易。
現在:傳動元件,線性馬達(LM),轉矩馬達(DDM),伺服馬達,控制器⋯ 價格合理 且 功能強大!

兼具 智慧與彈性智動化(自動化)設備
機構 必須 先經過 合理化步聚!
機構 還必須滿足 容易加工,容易組裝,容易維修

版主曾經與幾位 點子特別出眾 的同仁共處,討論過程 非常激烈,競爭力點子 並非馬上能被接受,畢竟 已經超出一般人想法!

版主慶幸仍有機會繼續參與 智動化任務,現在可用的 資源 非常方便!
只要 想得到且合理,以 現有的 傳動元件及控制技術,大部分可以 很短時間內完成,在早期 則處處充滿困難。

版主於自動化界 37年餘,親身體驗一些 大型且成功的 自動化專案,藉此版面與 工業界及學術界朋友 討論分享

版主 與 副版主 及 業界專家 將共同回覆 會員 問題。
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B1  2015年 12月08日 10:07


版主您好:

以前在學校中學習時,時常聽到控制,例如控制一個馬達,可能利用PC+驅動器+控制器
但是學校老師並不會告訴我們,為什麼需要這些組成
例如為何需要驅動器、為何需要控制器、它們扮演的又是什麼角色,什麼是控制的基本組成
不知道版主是否有比較生活化、生動化、較易理解的例子,可供說明呢?

謝謝版主... :D

原 PO - B2  2015年 12月09日 8:31


版主試著以淺顯方式,介紹 伺服馬達驅動器控制器 以及更上一層的 上位控制器 (PC 或 PLC)。
我們希望有一種 聽話的馬達,命令它 轉動,它就正確的 轉動,不但 可以正轉 逆轉,速度 可以自由調整,加減速度 也能設定,這種馬達 我們稱呼它為 伺服馬達
伺服馬達前端為 出力軸,後端連接一組 Encoder(編碼器) 負責辨識 當時的位置(角度),這也是 閉迴路控制 重要一環,假設 匹配的 Encoder 每轉動一圈(360度)送出 10,000個信號,解析度就是10,000。

控制器負責下達命令予 驅動器
例如 我們希望 2秒鐘 馬達正轉10 圈(每秒轉動 5圈),控制器 就在 2秒時間內,總共送出 10次 10,000個 正轉信號 給 驅動器

驅動器的任務 是把收到的 微弱信號,轉換成可以讓 伺服馬達 轉動的 動力電源。(因為 馬達 大小及種類不同,匹配的 驅動器 也有很多種。)
Encoder信號 連接至 驅動器,當馬達已經轉動至 目的位置,驅動器會主動送出信號給 控制器,表示已經 正確到達目的位置。

控制器負責下達命令,驅動器負責轉換命令 成為 動力電源伺服馬達忠實的依 動力電源 運轉。

自動倉儲 (AS/RS) 為例子,命令 存取台車(S/R Machine)從 A位置 移動到 C位置,這些位置資料儲存於 上位控制器(PC 或 PLC),經運算後 送給 控制器
(1) 方向:逆轉
(2) 位移:36,000,000 信號 (馬達共需轉動 3,600圈)

控制器 把 移動方向 立即傳給 驅動器,但 位移信號 則依 速度需求 平均傳送給 驅動器 (例如 設定 60秒到達,每秒則需移動 600,000 信號,亦即 馬達每秒需轉動 60圈。),伺服馬達 只需忠實接受 動力電源 (將於 60秒內 把 存取台車 移動至 指定位置)。

版主舉例至此,更進一步的應用,日後將陸續介紹。

B3  2015年 12月11日 17:07


lovejkd 你好

在此假設一情境:
老師請你去做一件事,但是因為年紀相差甚遠而有代溝,無法直接溝通,所以需要有經驗的學長幫你翻譯;
而當你做完的時候跟老師回報也因為有代溝而老師聽不懂,所以還是需要有經驗的學長。

執行指令:
控制器 = 老師(教授) => 丟訊號給你學長 => 控制器負責下達命令予 驅動器
驅動器 = 學長 => 將老師的話翻譯給你理解 => 驅動器負責轉換命令成為動力電源
伺服馬達 = 自己 => 執行老師交辦的事項 => 伺服馬達忠實的依動力電源運轉

回饋指令完成:
伺服馬達 = 自己 => 完成老師交辦事項後回報給學長
驅動器 = 學長 => 學長將你的回報翻譯給老師聽
控制器 = 老師(教授) => 確認無誤後再丟第二件事給你

所以有控制器沒驅動器時,伺服馬達聽不懂指令。
白話簡言之~驅動器的功能類似翻譯/解譯的功能。

以上 希望有幫助到你

B4  2015年 12月11日 19:39


版主好:
這個問題可能太大了,
請問 如何規劃一個成功的自動化系統?
需要具備那些專業?

謝謝

原 PO - B5  2015年 12月12日 19:47


CMO會員 好:
如何規劃一個成功的自動化系統,確實是一個 很大的問題!
版主先給一個定義:確實達到 目標 才稱為 成功
國內普遍不重視 目標,也不熟悉 如何訂立 目標 ,常聽到 某某自動化案 省了幾個人力,若深入分析 將發覺 計算式 並不嚴密
版主認為 規劃者必須具備 撰寫設備規範能力

搭配 Robot的自動化加工(組立) 例:
如何準備 等待加工 的元件? 加工完成 的元件 如何離開?
很大比率 失敗案例,卡在這一關! 因為 缺乏 效率,造成 不具競爭力
規劃階段 非常重要!有些作業 甚至與 自動化沒有關連。

設備(系統) 彈性化 非常困難,穩定且容易維護 則 相對容易。

版主認為 規劃者必須同步滿足多方面需求,必須具備 機電(系統)整合能力涉獵廣泛富創意...

富創意(點子多) 是重要影響因素,版主鼓勵 會員多觀摩,巧思 值得學習。

版主14年前,于 國立新竹xx大學 動機所 客串教學(協助業界 鄭博士) 半導體設備設計課程,版主感觸 規劃設計 不易長話短說!

版主舉一個自己的例子,苦心思索 xx自動化作業 6年,上個月(2015/11) 才完全想通,目前正進行 細部設計,但不一定會成功。

不斷挑戰自己,深入探索各種可行方案,雖然 困難重重,但也偶有 成功佳作

B6  2015年 12月17日 15:41


感謝版主及Ray的回答,淺顯易懂且受益良多,謝謝。

原 PO - B7  2015年 12月20日 11:36


會員 好:
30年前,自動化界 流行一句話 孤島式自動化,當時的 連線系統整合 還不成熟!
現階段 各種連線技術與元件 已經十分普及 價廉且成熟,但仍需注意 系統整合

以最接近 工業 4.0 境界的 半導體廠(台灣) 為例,各 製程設備自動搬送系統(AMHS) 連貫(連線)全廠

自動搬送系統:
包含各式輸送設備 與 輸送帶,有軌自動搬運車(RGV),無人自動搬運車(AGV),機器人(Robot),Stocker(類似 自動倉儲系統_AS/RS),Cassette(儲放料匣) 以及 軟體 ...

原 PO - B8  2016年 01月04日 15:30


會員 好:
智慧自動化系統彈性彈性 源頭來自 工作站彈性 是 規劃出來的。
工作站(製程設備) 以自動搬送系統(AMHS) 連貫(連線)全廠

自動搬送系統 搬送的 產品是什麼?
半導體與平面顯示器(FPD) ROBOT 通常只負責 搬送 1片產品

AGV / RGV / Monorail / Conveyor... 通常負責 搬送 1個 CassetteCassette 內的產品^^ 20片 ~ 50片,屬於 批量搬送

電子業 PCB 儲放於 Magazine (另一種形式的 Cassette),也是 批量搬送

加工或組立作業,使用 承載盤 (治具盤)檯車,也是 批量搬送 (也有 只搬運 1個產品)。

規劃 Cassette 與 承載盤 ,是 智慧自動化系統 重要一環。

原 PO - B9  2016年 01月04日 17:05


會員 好:
自動搬送系統(AMHS) 連貫(連線)全廠 工作站(製程設備)。

自動搬送系統 並不是 製程站 (加工/組立/測試 ...) ,嚴格說來 不具 附加價值

ROBOT / AGV / RGV / Monorail / Conveyor... 皆為 自動搬送系統 重要成員。

工作站 能與 上下游連線 即可,但 自動搬送系統 必須顧及 連貫(連線)全廠

如何 成功規劃自動搬送系統,是 智慧自動化系統 重要一環 (彈性 且 高效率 ... )。

自動化工廠內的 自動搬送系統 總長超過 十公里 (很常見)。

物流(物質流) 與 資訊流 不同,工廠內的 產品 搬運至 需要的時間 遠多於 資訊傳遞物流 困難度高且硬體投資也大。

修改 系統整合軟體 的代價,遠遠低於 修改 自動搬送系統硬體!

只有很少數的幸運兒 親自參與 自動搬送系統 規劃任務,有點類似 新市鎮 的 道路規劃,很富挑戰 但也冷門,因為出現這種需求的機會不多。

B10  2017年 07月21日 17:41


Bridge版主好:
對於您2015/12/12,19:47的回應,個人有一些想法
1. 案件的需求者目標是什麼?省人力?還是一段時間內的無人化?
2. 案件需求者有沒有提出需求規格的能力?還是只告知規劃者我要自動化?
3. 自動化規劃者對於案件需求範疇的理解是否充分?是否熟知需求者產業、產線的特性,進而修正案件需求者提出的規格?解決案件需求者的痛點?
4. 規劃者光有機電整合、涉獵廣泛、創意是不夠的,還要能熟悉所規劃產業的製程、設備特性、痛點,才能規劃出一套合身合理的自動化系統。
以上淺見
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