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塑膠射出如何利用IoT快速數位轉型?

影響塑膠射出品質的變因非常多,不論是生產當時的環境溫濕度、原料種類和比例、模具和機台狀況等,都是牽一髮而動全身,且在生產時,還需要隨時監控成品狀況,以便隨時調整射出成型條件,穩定生產品質。 如何利用IoT數據,動態調整成型條件,並預測生產結果、優化排程派工,做到即時全方位智慧管理,創造價值呢?

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・2021/08/31

射出成型是很常被使用的工藝,從一般民生用品到高端的手機鏡片都是應用範疇,涵蓋面非常廣∘但射出成型也是一種不那麼穩定的工藝,太多因子都會影響到產品,需要即時調整與優化∘

 

在高端市場中特別薄的產品,為了確保產品品質與穩定量產,就得調出可用的工藝參數並隨時微調;就算是低端的民生塑膠用品,也得因應廠房溫溼度、主次料參配比、機台與模具狀況等等,隨時微調因應的成型條件參數,才能穩定的量化生產∘  

 

 

透過IoT數據,協助以動制動的即時因應

 

面對不穩定的射出成型工藝,影響因子很難被全面管控。透過IoT(物聯網/機聯網)技術收集數據後的即時因應、以動制動做敏態智慧管理,就變得非常重要。例如:從產出的成品所發生的不良品的種類,與發生的頻率等數據,就有機會在早期偵測出,不久的未來,可能會發生的重大異常,而不應該僅僅只是把數據拿來計算產量而已。

 

因為不同種類的不良原因,常是不同潛在問題的前兆∘

 

例如:缺料與溢料,雖然可能的原因不少,但若是在穩定生產時的偶發毛邊後,接著毛邊出現頻率持續增加,這就有可能是模具損壞的前兆∘倘若此時不儘快因應處理,待模具進一步損壞,就會讓問題更加惡化,不但浪費原料也會延誤交期∘

 

又例如,模溫突然升高,製造現場就得儘快處理,確認壓力是否也異常∘若此時壓力也隨之飆升,那就很有可能是因為碳酸鈣堵塞水路,必須盡快使用蛇管通管,避免損失擴大∘

 

 

全方位智慧管理IT+OT融合的數據

射出成型工藝也是很複雜的「系統」∘例如:原料比例(主料/次料/輔料),次料的添加,確實可以降低成本,但卻也會影響生產穩定度,得調整成型條件(工藝參數)來因應,而且生產節拍甚至於模具壽命消耗也會連帶受到影響∘

 

因此,若單純只從節省成本的角度,來考慮次料添加,可能不完全是正確的決策∘比較好的方式,需要綜合考量,包括成本、交期與品質等項目,相互妥協取得最佳化∘

 

由於射出成型工藝的成品與耗用等都是互相關聯,可說是牽一髮而動全身,因此,綜合各方ITOT數據的融合,就變得特別重要∘例如:若要調整至最佳成型條件,以穩定量產產品,就得因應生產當時的環境溫濕度、原料種類與參配(舉例,原料的親水性不同,對於濕度影響度就有差異),到模具與機台現況等∘

 

在生產時還得隨時監控成品狀況,並將IoT(物聯網/機聯網)數據人工數據(包括生產節拍、不良品種類與發生頻率等數據),做到即時融合,動態調整成型條件,並預測生產結果、優化排程派工,以全方位即時智慧管理,才能創造數字價值∘

 

舉例來說,模具壽命不止與開合模次數有關聯,也和模具材料受力都相關。

 

這屬於材料力學的範疇,因此,包括不同的成型條件都會對於壽命有影響;提高溫度可以降低黏度,讓受力降低,就可以有效提高模具的可用模次;再則,模具壽命也與原料參配有關,如次料中有些分子鏈已經被破壞了,雖會降低成品的強度,但對模具壽命會比較好; 而添加防火材後,黏度常會暴增,就會讓模具可用模次變少∘因此,若要更精準的管理模具壽命,就得整合全方位數據,才有機會更精準的預估模具壽命∘

 

或是,當工單派工時,若發現所需生產的數量預估,逼近模具可用次數上限時,此時究竟要生產? 還是更換新模或修模?

 

換句話說,善用數字價值做出最佳決策,就能確保交期、妥協成本當模具壽命即將到了,其實模具並不會立刻壞掉,卻會開始反映到成品特定的不良項目頻率上,此時透過類似SPC機制就有機會早期預警,避免不必要的損失

  


新富爾案例

浙江温州的新富爾的工廠有51台射出成型機,是個很傳統的工廠∘管理者常得面對一個不確定的管理迷霧,例如:工單派工後往往形同失控∘

 

因此,客戶選擇導入設備雲,以射出成型機的IoT(物聯網/機聯網)數據,搭配工業APP,以強化製造現場的智慧製造∘機聯網所收集的數據,不僅僅只有機況與數量而已,更是全方位的收集數據,包括模溫與成型條件等∘透過更多OT數據設備任務管理APP的工單IT數據融合,讓客戶工廠做到可視化透明化∕透通化

 

本專案於2020年8月已上線運作,透過設備水晶球APP,讓主管可以即時瞭解現場設備的運轉狀況,在派工時能有所依據; 也讓主管即時瞭解生產的不良情況,與設備停機的原因分析∘

 

此外,客戶也以設備模具管理APP,進行射出成型業最重要的模具管理; 並以設備水晶球APP展現成型條件參數的可視化∘後續將以設備控制台APP,提供客戶調整成型條件參數時的參考與生產履歷∘而這些數據也都會被儲存下來,未來可以透過AI數學模型,作為優化成型條件工藝參數使用,進一步強化競爭力∘ 

 

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