一種智慧射出成型系統的模式：材料世界網

劉駿穎／科盛科技股份有限公司

智慧工廠在現今製造產業是非常重要的議題，學術界也提出許多不同研究成果。本文首先介紹一種智慧射出成型工廠的系統基本架構，這系統可以分成計畫層、執行層、控制層三層和各層的功能。接著介紹利用鎖模力變化與成品重量呈現相互之關係，來調整射出（射速）切換保壓位置，同時透過大柱應變感測器量測機台鎖模力的變化以監控成品的重量品質。因為射出成型製程中，製程參數設定對射出成品的品質具關鍵性影響，其中射出（射速）切換保壓位置是射出成型技術重要的製程參數之一，不當參數設定會使射出成品容易產生例如流痕、毛邊、短射、翹曲等缺陷。

【內文精選】

射出成型產業

工業4.0和智慧工廠是目前先進國家都在推動的重要課題，台灣也不例外。工業4.0（第四次工業革命）基本上是物件的訊息，例如機台、操作者、管理者等經由物聯網(Internet of Things; IoT)的聯結。此物聯網包含網路技術（雲端、無線網路）和信息技術及通訊技術(Information and Communication Technology; ICT)；同時建立一個虛實整合系統(Cyber-Physical System; CPS)去執行以人工智慧技術(Artificial Intelligence; AI)為基礎的自身決策。這種以CPS方式建造生產系統的工廠被稱為智慧工廠(Smart Factory)。由於加速導入工業4.0的重要因素包括：人口老化、缺少有技術的工作者、專業知識的洩漏等，因此智慧工廠的建立是一種突破，可以對傳統製造產業，例如射出成型、模具製造、押出成型、焊接及壓製成型等注入新生命。

智慧工廠是一種使用物聯網經由虛實整合系統大量連接各種周圍環境的製造系統。建造智慧工廠的重要因子是：①互通性(Interoperability)；②虛擬化(Virtualization)；③分散化(Decentralization)；④即時能力(Real-time Capability)；⑤服務導向(Service Orientation)；⑥模組化(Modularity)。互通性：意謂物件例如設備、操作者、產品，在智慧工廠經由物聯網技術或語義轉變方法能夠彼此間相互信息交流；虛擬化：意謂預測製程問題的方法，藉著建立虛擬工廠能夠將虛擬或模擬模式和實際現場連接；分散化：是一個分散的環境，電腦放在設備上、目標的設定、決策的獲得都是在該環境中；即時能力：是指獲得和分析現時數據的能力，包括設備、產品品質、材料等；服務導向：是指一種環境，顧客需求能夠直接影響生產或顧客經由科技的技術能夠確認生產製程和環境；模組化：是指一種系統能夠彈性改變、組合、重新配置用以快速應付顧客需求和產品的改變。

智慧化射出成型系統

智慧射出成型(Smart Injection Process)工廠的系統基本架構可以如圖一，也可以有不同的架構。此系統分成三層包括計畫層、執行層、控制層，除能夠主導自身學習專業知識和一般知識，對產品性質特性和找尋最佳初始參數設定，更進一步，在生產過程使用即時數據能夠控制製程參數，來防止產品缺陷發生。此系統符合前面所述智慧工廠六種設計基本原理，例如：互通性可以應用於各功能模組的聯絡或資訊交流（全球性決策者與區域性決策者）、虛擬化應用於數位化工廠模式（型）等。

圖一、智慧射出成型工廠系統的組織架構

2. 智慧射出成型工廠系統主要功能

智慧射出成型工廠系統的主要功能具有作決策、製程控制、分析。分述如下。

(3) 分析

第三功能是分析的功能如圖四。分析的功能包含數位化工廠模式、不正常預測者、製程分析者、全球性決策者。首先依照即時資料來數位化工廠模式，例如產品和製程模式被更新；即時工廠模式被用於驗證來自不正常預測者和製程分析者的分析結果。不正常預測者是一種統計預測技藝，在不正常產品和製程問題發生前給予警告；這項功能不只不正常徵兆預測，還有情況比較，且這些結果還須傳達到全球性決策者。製程分析者是一種功能，利用理論可以找出製程瓶頸，以及經由可視工廠模式來驗證，預測不正常徵兆。

射出成型監控系統

研究使用的射出成型機為Fanuc株式會社所生產100T全電式射出成型機，螺桿直徑為28 mm，並自行在機台大柱及模穴分別安裝大柱應變感測器及模穴壓力感測器，整體量測系統架構及實驗所用感測器如圖五，模穴壓力感測器CP_a、CP_b如圖六，進行以下實驗…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。