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机械资讯 738期
专访机械公会智机示范厂—凤记国际机械董事长 魏灿文

采访，摄影/许淑玲
台湾机械工业同业公会 专员
魏灿文：市场全球化 遍地花开
大容量智动化全电式中空成型机面市
凤记国际机械股份有限公司创立于1953年，是台湾最大、品质最好的塑胶中空成型及押出成型的机械设备制造厂；押出机包括：淋膜机、吹袋机、薄膜机、板材机⋯⋯塑胶中空成型机及淋膜则是二大主力产品，在台湾及国际享有盛名，产品遍布全球五大洲，100多个国家。
凤记董事长魏灿文现任台湾机械工业同业公会监事会召集人，也是智慧机械示范厂，魏灿文指出，由于电脑科技、资讯网路与智慧感测元件的发展突飞猛进，工业生产模式已进入4.0时代。大量使用数位及网路相关的高科技产品，并融入人工智慧逻辑，使得机械由自动化模式快速进入到智慧化新阶段。
在两年一度2018年台北国际塑橡胶工业展览前夕，本刊很荣幸安排专访魏灿文，藉此了解塑胶中空成型机智慧能化的进展。
在这次访厂，凤记厂内满满的机台，有的等待装箱出货，也有中东客人来验收机器；另一边的中空成型机则是测试即将在台北塑橡胶工业展展出的机台，电控及工业4.0部门人员在一旁忙着调整展出数据，期待机台在展会有最佳的演出。

市场全球化 遍地花开

魏灿文表示，最近三年营收都在10亿元以上，维持小幅稳定的成长。今(2018)上半年有小幅成长，目前有3~4个月的在手订单。
凤记产品约90%外销，中空成型机约占营收55~60%，押出机35~40%。去年因为汇率升值几乎破29元大关，导致获利减少约200万美元。「汇率升值减损厂商的收益，这是我们的痛！」
「受到1997年东南亚金融风暴冲击，开始痛定思痛，一定要把市场分散。」魏灿文说，现在「市场分布很平均」，全球五大洲都有凤记的客户，各约10~15%的比例。外销近50年，行销100多个国家。印度、俄罗斯及巴西都是主要市场，「对我们来讲没有新兴市场，全世界都是我们的市场」，市场老早已经全球化，遍地花开，没有南向、西向的问题。
五大重点市场，第一是南亚的印度、巴基斯坦，第二是东南亚的印尼、泰国、菲律宾，再者是中南美洲、北美洲市场主要是美国、墨西哥，第五是欧洲包括土耳其及俄罗斯在内。美国在欧巴马总统时提出制造业回流，川普在去(2017)年也说“Made in America”，因此美国市场「有反应到(好转)」，那个效果已经实际产生影响，自从2015年起，在机械公会的理事会议提到美国市场已经上来，这个月(7月)出口到美国约300万美元，大部份都是中空成型机，主因之前美国景气不佳，本土的制造商关厂或倒闭，加上凤记在美国深耕近20年「渐渐有成就」。因美国制造的效应发酵拉抬，成长更加明显。
「美国生意比较好做，安全措施及电器规格都符合标准；价格好，又不会乱杀价」。相对日本设备的高贵，「台湾塑橡胶机器品质好，价格又公道，很有竞争力。」最近2~3年日本市场和美国市场一样都有起色(都起来)，几乎都是翻倍成长。近二年南亚的印度及巴基斯坦等约占25%，今年上半年占比约40%，主要是淋膜机(单价高)的拉抬，成长较明显。

节能、全电与智慧机械

塑胶中空成型机的功能进化，随着工业革命世代的变化，从早期的机械式半自动演化成液压全自动，如今发展到以全电动机构驱动，改变了过去自动化液压驱动的传统生产模式。魏灿文说，智慧机械主要是改良传统设备的缺点，并符合客户对智慧制造的需求，现在已经朝智慧机械来生产制造。
长远来说，智慧机械对营收一定有帮助，因为增加智慧化功能都是要加价的(约30~40%不等)，客户也会评估智慧化对生产效益的提升有多少。像台湾化工厂在三年前买的机台，现在为了配合智慧制造，要求协助设备升级智慧化。智慧机械还需要一段时间来酝酿发酵，但「节能是一定要做的」智慧化主要在预测及保养，减少停机，让生产更顺利；而开发全电式机台主要为了绿能环保，除了节能也减少用油及漏油污染环境等。魏灿文说：「节能与全电必须并行，双管齐下。」才能达到环保、节能省电又智慧。
智慧机械在塑橡胶机械产业才在刚起步阶段，没有那么普遍，主因控制器及感测器等都仰赖国外进口，成本仍然偏高，客户接受度有限。目前凤记在全电中空成型机能够做到30公升容器(伺服马达国外进口)，而凤记中空成型最大容量达1,000公升，还有很大的进步空间，目前大功率伺服马达仰赖国外进口，影响价格竞争力；国产伺服马达功率仍有待提升。2016年展示的机台是生产400ml适用美妆及生活清洁用品的容器，使用12颗伺服马达；2018年展示的eBlow T20s，则是生产20公升大容量容器，使用7颗伺服马达。
凤记全电式中空成型机目前已商品化，30公升以下的中空机是大宗，要小中大全机种齐全，全面推广出去，对业务的提升才会有显着的帮助。
智慧机械是智慧工厂的基础。由智慧机械搜集到的各项生产数据，可以应用到管理系统，从接单、生产排程以及机台健康状况的预诊等，做到智慧化的管理。
除了大规模的厂商对智慧化及节能设备询问度高，凤记也主动向客户介绍新研发的智慧机械，甚至可以协助厂商将厂内旧有设备升级为自动化或智慧化的机械。

力促产学研合作

凤记员工约200人，研发人员30余人，「其实是研发(开发新设备)在赚钱，不是制造在赚钱」。 记与成功大学、远东科大、南台科大、昆山科大都有产学合作计画。魏灿文说：「新产品开发是公司前途」，研发是平时要练的基本功，呼吁多利用政府的研发补助及产学研的合作。
凤记开发全电式中空成型机是「从零到有」，过去都是参考数据，没有基本的理论基础，现在全电式自动化机械的结构及强度等都经过物理、力学的精密演算，有数据分析及检测报告。透过产学合作，花了很多时间寻找专家、顾问一起来集思广益，才有现在全电式中空成型机的创新研发成果。

eBlow T20s智动化全电式中空成型机

魏灿文表示，凤记在2016年发表全新一代全电式中空成型机『iBlow』原型机，并获得2016年台北国际塑橡胶工业展览会举办的「塑橡胶机械研究发展创新产品」竞赛获得所有种类—美学奖以及塑胶中空成型机械类—优等奖等二项大奖，推出后深获好评，目前已正式商品化，受到客户肯定。
该机继2016年台北国际塑橡胶工业展览会之后，陆续参加2016年德国杜塞道夫国际塑橡胶工业展览会(K Show)、2017年巴西国际塑橡胶工业展览会、2017年土耳其国际塑橡胶工业展览会，向世界各地介绍此全新开发的原型机种。
客户对展示的机台表示肯定，同时期待可以延伸开发全系列的全电式中空成型机，尤其又以大吨数(指夹模力量)的机型：夹模力可达250~300Kn，可生产15~30公升堆叠桶的机种。
凤记研发部副理黄裕仁表示，基于市场需求，凤记在2016年12月开始着手进行大吨数全电式中空成型机的资料搜集与设计概念发想，并于2017年1月底定调开发主轴：『eBlowT20s』。以最大规格夹模力250kN、最大产品20公升堆叠桶、单夹模台最大产量130pcs/hr为开发目标，因为这些规格是最贴近实际市场需求，而且对于设计与制造成本也是最有经济效益的选择。
此机最关键的指标项目就是夹模力；夹模力影响了机构、结构强度设计以及伺服马达、减速机的规格选用。愈大的夹模力若是没有配合最佳的机构与结构设计，就必须采用功率非常大的伺服马达与对等的减速机才能达到需求。但如此设备成本将会成倍数增加，而且对于机器空间也会有明显影响。
为了要达到大夹模力且小伺服马达的目标，于是自行研发三板式及连杆自锁机构。三板式驱动机构搭配C形框架结构设计，使整体刚性大幅提高，并且以水平式曲柄滑块驱动机构达到连杆死点自锁保压特性，使所需伺服马达出力可以降到最低，减速机需承受最大扭矩也可降到最低。
规划以生产15~20公升容器，包含半导体产业如化学溶液容器，石化产业如有机溶剂容器，食品产业如：棕梠油桶等，基本产量90~130pcs/hr(视模具与产品规格而异)。
配备有自动除胚装置与成品取出机械手，可搭配客户自动包装产线与自动充填产线。另有自动检测成品是否成型以及除胚是否完成，若有不良品则自动排除至回收系统。
机器主体外观延用凤记的全电式中空成形机的标准色调，代表节能环保的蓝绿色与浅绿色，辅以纯白色电控箱。主要夹模结构的安全护罩采用独特圆弧形板金设计，后段设备则以铝框铁网式围篱包围，护罩与铁网均以浪漫蓝色烤漆配合茶褐色透明PC板，以及操作面板采用发丝纹不锈钢板材质。整体外形设计与色彩搭配仍是保持流行、时尚的基调。
夹模板结构设计采用主板有框架与双主肋板、无副肋板的设计，配合采用上下废边线长比例平衡的评比方式来决定最佳施力轴高度。以此取得质量最轻、强度最高、施力最均匀的最佳化结构设计。
对于此机型生产速度影响最大的因素是移模速度，而影响速度的最主要关键就是质量，降低质量则速度自然能提升，但降低质量的同时也代表降低强度，故此机在进行移模结构设计时目标就是取得二者平衡，在最低设计安全系数的条件下，将整体质量降到最低，使速度得以提升，并且不需巨大的伺服马达出力以及相对规格要求的减速机。
具备生产力4.0的连接埠以及自动预防与诊断的智慧功能，包含耗能显示与推播，预期维修保养之推播提示，故障排除提示说明等，用以搜集即时资料与进行数据监控，进而分析数据结果，判断最佳化排程。
可执行工业4.0 IIoT SCADA的展示，包含：趋势显示、保修预警、生产排程、警报管理、报表功能、设备通讯等6大功能。后续还会追加监控记录与GPS功能。eBlow T20s与传统油压中空成形机比较，估计每年可以减少约110吨CO2的排放量，产量则可以增加20~25%。
节电仍是主要特点， 以估计最少省电量0.25kWh/kg计算，一年可以省下232,200度电(0.25kWh/kg*100bph*1.29kg/bottle*24hr*300day)。因此投资此设备较传统油压机所多出的成本在3~5年内即可回收，这样的投资报酬率非常值得。
全电式中空成型机已经逐渐普遍，市场上所有客户都已经注意到此机种的优势，在生产成本、效率、环保、外观、功能上各方面与传统机器均有明显差异。
魏灿文表示，因为大部分客户尚未使用过全电机种，因此对于效能以及使用状况仍有疑虑，所以都必须看到实际机器的生产情形后才能决定采用，因此在行销策略方面，必须先行开发与制造，让客户看到实体产品后，可放心的购买。等待有更多销售实绩后，相信客户会将eBlow机种列为优先考虑。

无人化与关灯智慧工厂不远矣

综观eBlow T20s功能与特色，高度整合了电脑科技、资讯网路与智慧感测等应用，包括：工业物联网(IIoT)、网宇虚实整合系统(CPS)、人工智慧(AI)、大数据及云端运算(Big Data&Cloud Computing)、智慧型工业机器人(iRobot)等。
预期效益如下：
● 产量提升20~25%
● 整机耗电量比传统油压机减少40~50%
● 押出机的永磁马达效率提升2~8%、耗电减少5~10%、重量与体积减少35%以上
● 押出机输料筒采陶瓷电热片与保温外套后加热效率提升30~40%
● 模头采陶瓷电热片后加热效率提升30~40%
● 移模速度比传统油压机增加20~30%
● 伺服马达耗电比油压单元马达耗电减少75~85%
● 最大夹模力25吨(250kN)
● Dry Cycle比传统油压机快1.4秒
● 每年可减少约110吨CO2排放量
工业4.0的发展将逐渐改变过去传统塑胶中空成型产业的生产模式。未来生产业者不但能利用物联网系统确实掌握生产状态，提升产能、降低成本，正确规划时程交期，也可利用大数据的分析做精准预测性的准备，缩短维修或保养的等待时间，进而可依分析结果改善制程的缺失并可将成果转化为技术知识。
此外，机械控制系统整合人工智慧及网宇虚实系统，更能自主将生产制程优化，提升产品品质，减少低阶人力需求，节省无谓的时间耗损并提高生产效率。而智慧工业机器人的导入更将取代过去人工枯燥、劳累、危险的低阶工作，再加上自主性的智慧能力，若规划妥善大量应用，魏灿文说：「未来塑胶中空成型工业迈向无人化、智慧化关灯工厂的远景不远矣！」
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