| 台湾SkyMars与德国FORCAM功能模组比较 |
文/李宛玲 工程师
精密机械研究发展中心
顾绍沛 经理
德国FORCAM上海分公司 |
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摘要
| 智慧制造诉求提升制造竞争力与追求永续发展为目的，将透过物联网与大数据分析的应用提供智慧化整合决策的能力，达到稳定性与可靠性兼具多元即时的弹性制造系统。其次，智慧制造强调虚实整合必须确保资讯即时性与有效性，虚拟部分着墨在资讯撷取分析与决策，可快速反应与高度弹性；实际部分着墨在制造面与机台端的效能，往往受限于制造条件变异与设备稳定性等问题。因此，智慧制造需整合产线即时生产状态，如设备、制程条件、主轴转速、订单与库存资讯等，藉此即时调整生产资源的运用，以垂直整合智慧制造与智慧机械。目前极具竞争力市售软体，如FORCAM与SkyMars，各自在智慧整合应用与智慧机械技术深耕有亮眼表现，分别在工业4.0方向，从自动化朝向智慧化发展扮演重要角色。 |
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FORCAM主要核心模组
• performance analysis: reporting, visualization, and altering
(将生产机台的状况做视觉化回报，并告知使用者有哪些机台可更换) |
• bridge:machine communication, and adapter for SAP/ERP
(透过MTConnect和OPC等将目前市占较多数的CNC控制器做沟通后，获取资料，此外可将资料回传给SAP/ERP) |
Remark：
| 1. |
machine communication and ERP adapter are modules of different levels, should be discussed in two parts. Below please find screenshot of the modules |
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设备通讯与ERP介面是不同层面的功能，应该分开来说。 |
| 2. |
FORCAM has already connected more than 60000 machines all over the world, so the experiences make FORCAM solution supports all the well-known controllers, below find the details, and additionally we provide a FORCAM IO solution, which can support all the machines, even the machines don't have a controller. |
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FORCAM在全世界已经连接过超过60,000台的机器设备，有丰富的与设备通讯的经验，支持市场上所有通用的控制器，针对不常见的控制器或者有的机器设备根本就没有控制器，FORCAM提供了FORCAM IO BOX的解决方案，使FORCAM MES可以连接所有的设备，包含不常见的控制器，或者没有控制器的设备。这是FORCAM方案的一个优势，因在文档中没有相关的描述，故在此指出。 |
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• Schedule & dispatch: order management, capacityplanning, and dynamic scheduling
(订单管理后，计算生产能力与生产计画做为基底资料后，可运用于动态排程的基础知识) |
• energy control
(视觉化用于识别哪部生产机台造成能量的浪费) |
• track & trace
(可用于追踪产品在哪个生产期间，例如：何时何地生产后如何入库和移转出货；此外，产品可以清楚的识别是连续生产还是批量生产。除此之外，也可以搜集制程相关资料，例如：压力、主轴转速、温度等等，和这些资料可以被连结到哪个订单的哪个批次生产)。 |
• document control: Production data management and DNC
(有效地管理所有与生产机台相关的资讯与生产相关的资讯)由上述可知，FORCAM主要着墨于生产机台的应用层面推广，如何从机台上获取的资讯(单向取得资讯)与生产管理相关资讯做整合，藉此提高生产效能与降低不必要的浪费。 |
| Remark： |
| It is wrong about FORCAM only do one-way communication with machines, FORCAM support Bi-direction communication with machines, only because we focus on productivity results, so the management level, such as transparency and continues improvement, which can bring fast return of invest, and we have our main interest on that, and we discuss about that a lot, but that doesn't mean we don't support the machine level management, we do support bi-direction communication with machines, for instance, we have a feature about quality control, the robot get a new material, scan the DMC on it, MES read the signal of DMC, and check against ERP BOM, then if the result is wrong material, then MES will write a signal to the controller via opc to let the robot through away the material and get a new one. |
| So FORCAM supports bidirection communication with machines, only it is only a small part of MES, as we focus on productivity results, that's the reason we talk more about the management level, such as transparency and continues improvement. |
| FORCAM支援与设备的双向通讯，只是FORCAM未强调此功能，因为我们关注点是为客户提高产能，而管理层面的生产透明度，和持续改善能为客户带来产能的提高，这样能为客户快速带来效益，这是我们宣传的重点，而与机器的沟通只是一个技术手段，在宣传时不作为重点。 |
| 举一个FORCAM系统中与机器双向通讯的例子，以方便理解：系统中有个物料检查的功能，当机器人拿到一个新的物料时，会先读取物料上的二维码，MES通过读取机器人的控制器上的信号而取得此物料的资讯，再与ERP进行比较，如果这个物料不包含在ERP中的物料清单中，则这个物料是错误的物料，MES会通过OPC写一个信号至机器人的控制器中，让机器人将此物料扔掉，再取一个新的物料。 |
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SkyMars主要核心功能
| • 支援4大控制器与国产控制器Remark: FORCAM supports more/all machines |
| • 资讯监控 |
| • NC上传下载 |
| • 异常履历警报 |
| • 伺服主轴负载 |
| • 相关参数维护 |
| • 设备管理维护 |
| • 刀具寿命管理 |
| • 远端稼动率 |
| • 提供SkyMars API |
| • 挂载SkyMars APP |
| 由此可知，SkyMars聚焦于解读工具机发出讯息的意思，并对此些讯息进行解读后加以运用(例如：精度补偿、主轴控制、程式上下载)，除此之外SkyMars也可与机台进行双向沟通(e.g., 资讯撷取写入)、生产相关管理如生产机台异常通知、刀具管理、稼动率监视与相关制程技术的支援改善。 |
| Remark： |
| FORCAM supports all the functions above, including bidirection communication with machines, some functions of management level are more detailed, maybe skymars has more detailed on tool management, maintenance than FORCAM, as FORCAM use interfaces with partner products on these areas. Such as TDM, PLM, CAQ, PM. |
| 我的理解是FORCAM支持所有你所列的功能，并且针对管理层面有很好的支持，比如提高生产的透明度，持续改善的流程。这些是最重的，因为这能为客户提供很好的工具以支援持续改善，以达到提高产能的目的，这也是FORCAM方案的优势所在。只是其中所列有的部分功能因市场上已经有很好的成熟的解决方案，比如工具管理(TDM)，品质管制(CAQ)，FORCAM认为不需要自己再开发这样的功能，而是采用介面的方式来支援类似的功能。 |
| 首先， 两者间架设于MTConnect的技术之上做开发，但MTConnect仅可做单向沟通(如FORCAM产品)，然而，SkyMars加以克服此缺点去改善可进行双向沟通，明显地SkyMars优于FORCAM。 |
| Remark： |
| not base on MTConnect, it's only a small part. |
| 更进一步，FORCAM发展于应用层，SkyMars发展于技术层，因为属不同层面与领域的产品，故无法加以比较优劣。显而易见地，FORCAM系以ERP为出发点向下延伸至生产机台侧，而SkyMars系以工具机设备端为出发点，撷取机台资讯后传递给使用者，若以整合FORCAM与SkyMars功能为思考方向，藉此连结应用层与技术层的关键技术，除了弥补FORCAM无法控制生产机台的障碍，也可补足SkyMars于应用资讯的短缺。 |
| 尽管FORCAM可得知哪张订单于何时在何部机台进行生产，且与此订单相对应的生产当时的压力、主轴转速、温度等等设备侧资讯都被记录，此方法可运用于产品良率发生问题时，追溯当下的生产制程参数设订与生产环境变异所导致良率不如预期的问题，进而改善制程技术或参数设计。换言之，当产出大量不良品后再进行调整，是相当浪费生产成本与导致生产效能大幅下降的行为，而FORCAM尚未提供相关模组改善问题。 |
| 然而，SkyMars具备撷取资讯与控制设备的能力，例如：SkyMars具有精度补偿能力，当切削温升而需要精度补偿以维持产品良率，又或SkyMars提供远端操作NC程式上传与下载功能，除了可因应不稳定生产环境而必要使制程改变，或是设计改变时可远端更新程式控制机台。 |
| 尽管FORCAM与SkyMars都有异常通知的功能，而FORCAM可提供建议剩余哪些机台可供生产，或是产生新的动态生产排程，但是，SkyMars于此部份尚未提供相关资讯。由此可知，可采用FORCAM对于资讯应用层面的技术辅助SkyMars对于机台资讯与生产资讯之间的缺口。 |
| 最后，SkyMars因跨多种控制器而有厂商回报稳定性的问题，尚未有资讯显示FORCAM是否有相同问题或是如何改善；另外，SkyMars是否支援各种新开发的控制器，则取决于开发商是否愿意提供相关资讯，FORCAM亦同。 |
| Remark： |
| FORCAM io box support the machines even without controller |
| 整合FORCAM与SkyMars产品后，服务对象可锁定为工具机厂商、设备开发商、工具机加工厂、工具机组装厂与其他产业工厂也可适用。虽然，精实生产非主要提升工具机制程技术的关键因素，但现已走在机连网、智慧机械与工业4.0的时代，对于整厂生产效能而言，除了深掘底层深厚技术之外，也需做足精实生产管理的层面。再者，此整合技术最重要的是没有强制要求串连上下游厂商的资讯，造成彼此商业策略竞争的显性或隐性问题，可将整合产品各自架设于自家厂区进而改善生产效能，同时也允许未来与其他系统整合的能力。 |
| 上述可知，同时延续SkyMars深耕技术，并且整合FORCAM应用技术，将侧备侧机连网的机台资讯与生产管理资讯做整合，藉此推侧可能将是未来法人单位可提供之方向。 |
| 最后，对于FORCAM于排程与派工模组仍存在些许疑问，未在官网上获得相关资讯，藉此提出。 |
| FORCAM动态排程系透过模拟方法找出最佳化的工件生产模式，可用于识别哪个计画最符合目前适用的状态，藉此让使用者可以预先准备零件或是备料于正确的时间在正确的位置上，得以减少设置时间与生产周期时间，更进一步，基于此模拟结果可得知每张订单的生产周期与机台利用率，并将结果以视觉化呈现。 |
| 所谓动态排程系指跟随着生产环境变异而进行动态调整，因此必须考虑哪些事件发生后需要调整且必须为及时回馈(real time)，不幸地，模拟方法需要大量的运算时间后，获得解答，若每次事件发生后都必须得重新建模，经由模拟过程进而获得新的生产计划，此举动将可能导致生产效能严重地下降，目前较常使用的方法为机器学习、深度学习、分散式技术或其它演算法等等去改善计算效能的问题，但是此议题尚未于官网列出，因此无法得知是否如何提升运算效能。 |
| Remark： |
| Schedule & Dispatch of FORCAM is in real time, with the latest tecnokwladge (we call in memory), the simulation can be finished in seconds, the performance is very good, so it's in real time. |
| FORCAM的针对动态排程的计算是有解决方案的，采用的最新技术让模拟运算在几秒之内，效能非常好，是即时的，所以不存在你描述的效率问题。 |
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