OEM機(jī)器制造商利用仿真軟件提高效率

日本OEM機(jī)器制造商平田機(jī)工致力于利用其自行開發(fā)的模塊，活躍于汽車及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，擅長(zhǎng)從設(shè)計(jì)、工程到調(diào)試的端對(duì)端機(jī)器供應(yīng)。如今從全新的自動(dòng)化仿真軟件獲得質(zhì)量提升，以及在前置時(shí)間方面附加價(jià)值的回報(bào)。

一切看似順利，然而程序除錯(cuò)和職務(wù)訓(xùn)練長(zhǎng)久以來一直困擾著OEM機(jī)器制造商平田機(jī)工（Hirata）。雖然程序本身即使在機(jī)器制作之前也可以進(jìn)行檢查，但除錯(cuò)只能在機(jī)器制作完畢并執(zhí)行程序后才能進(jìn)行；接著是進(jìn)行示教。

「示教」通常是透過人機(jī)接口（HMI）輸入機(jī)器人每個(gè)軸的位置來完成。若要輸入非常精確的位置，就必須非常小心并花費(fèi)許多時(shí)間。因此，平田機(jī)工自然會(huì)思考「如果我們不用等候機(jī)器制作完成就可以開始除錯(cuò)流程，會(huì)是怎樣的情況？」

同時(shí)，調(diào)試是平田機(jī)工的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)。特別是海外的項(xiàng)目，在機(jī)器抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之前，現(xiàn)場(chǎng)人員必須等候數(shù)星期，甚至數(shù)個(gè)月的時(shí)間—視目的地而定。接著他們想知道他們?cè)谶\(yùn)送和裝運(yùn)期間有哪些事情可以做。


 
圖1 : 一般來說，程序本身即使在機(jī)器制作之前也可以進(jìn)行檢查，但除錯(cuò)只能在機(jī)器制作完畢并執(zhí)行程序后才能進(jìn)行。（source：Rockwell Automation）

然后平田機(jī)工接觸到洛克威爾自動(dòng)化的Emulate3D軟件。平田機(jī)工和洛克威爾自動(dòng)化在可程序邏輯控制器（PLC）或伺服產(chǎn)品等組件供應(yīng)方面有業(yè)務(wù)關(guān)系，特別是運(yùn)送到美國(guó)的機(jī)器。

在2019年1月，洛克威爾自動(dòng)化為擴(kuò)充其數(shù)字工程的功能收購了Emulate3D，并開始推廣數(shù)字工具的銷售。當(dāng)時(shí)雖然盛行透過仿真軟件進(jìn)行脫機(jī)示教，但仿真無法測(cè)試程序，因此無法利用仿真工具進(jìn)行除錯(cuò)。

仿真可以讓工程師在虛擬環(huán)境利用3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）對(duì)象執(zhí)行程序，因此工程師不需要等候機(jī)器制作完成即可開始程序的除錯(cuò)。平田機(jī)工對(duì)日本洛克威爾自動(dòng)化技術(shù)顧問所做的初次示范留下深刻的印象。


 
圖2 : 仿真可以讓工程師在虛擬環(huán)境利用3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)象執(zhí)行程序，不需要等候機(jī)器制作完成即可開始程序的除錯(cuò)。（source：Rockwell Automation）

透過反復(fù)試驗(yàn)及錯(cuò)誤進(jìn)行概念驗(yàn)證
日本洛克威爾自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)于2019年6月當(dāng)面向平田機(jī)工的工程師展示Emulate3D。平田機(jī)工對(duì)初次的展示與示范感到印象深刻，但同時(shí)也覺得需要進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證。接著開始合作概念驗(yàn)證的過程。平田機(jī)工提供部分技術(shù)信息給洛克威爾自動(dòng)化的顧問，讓他們打造更客制化的示范。洛克威爾自動(dòng)化的顧問帶著客制化的示范回到平田機(jī)電，為平田機(jī)電提供更多次設(shè)定的額外輸入。經(jīng)過多輪溝通之后，平田機(jī)電的工程師對(duì)此工具更有信心，并尋求管理階層核準(zhǔn)預(yù)算。

熊本事業(yè)部事業(yè)部門的Shimizu提到那一刻，表示：「我們接觸過多種模擬解決方案，但最后都只能小規(guī)模部署。不過Emulate3D不一樣。我們拿到洛克威爾自動(dòng)化利用我們實(shí)際3D CAD數(shù)據(jù)開發(fā)的示范程序之后，立刻就對(duì)其質(zhì)量有深刻的印象，并且覺得有多種使用案例的巨大潛力?！?br/>
預(yù)算通過核準(zhǔn)之后，平田機(jī)工于2020年1月指派專屬工程師，并由洛克威爾自動(dòng)化的技術(shù)顧問展開密集的實(shí)作培訓(xùn)。數(shù)個(gè)月的培訓(xùn)讓專屬工程師可以充分利用仿真工具，而且在某些實(shí)際的項(xiàng)目中達(dá)到部分優(yōu)良的結(jié)果。這成功催生出全新的「數(shù)字工程師團(tuán)隊(duì)」，由總經(jīng)理Kusuguchi擔(dān)任該部門總經(jīng)理。

在2021年4月，Kusuguchi組織所屬的下一個(gè)事業(yè)部門，成立了由四名工程師所組成的「3D設(shè)計(jì)推廣團(tuán)隊(duì)」。現(xiàn)在，Emulate3D適用范圍擴(kuò)大，將工程時(shí)間減少了30%，而且除錯(cuò)的工作效率提高了70%。

意想不到的「副加產(chǎn)物」
Emulate3D可以整合虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的功能，因此除了檢查執(zhí)行PLC程序的機(jī)器，還可以在虛擬環(huán)境中完成詳細(xì)的安全檢查或危險(xiǎn)預(yù)測(cè)。這也可以用來進(jìn)行虛擬調(diào)試，這讓平田機(jī)工能夠縮短需要的工程師派遣與調(diào)試時(shí)間。

除此之外，故障排除或工廠驗(yàn)收測(cè)試（FAT）也可以在虛擬仿真機(jī)器作業(yè)中完成。事實(shí)上，平田機(jī)工表示，因?yàn)槿蛞咔榈年P(guān)系，他們接到越來越多遠(yuǎn)距FAT/故障排除的要求。將業(yè)務(wù)行為從實(shí)際到場(chǎng)/面對(duì)面改成遠(yuǎn)距，不僅是平田機(jī)工，連終端使用者都可以大幅獲益。

另外，Emulate3D和VR的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)虛擬培訓(xùn)環(huán)境，讓現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以在等候海運(yùn)的同時(shí)完成操作培訓(xùn)。這項(xiàng)虛擬培訓(xùn)也適用于尋求培訓(xùn)的新進(jìn)員工。

后續(xù)階段
到目前為止，仿真工具在制造與工程產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)顯而易見，但平田機(jī)工也還在評(píng)估這個(gè)工具的多元價(jià)值。例如，作為OEM供貨商，他們可以透過模擬加上VR進(jìn)行機(jī)器展示，而不需要在展場(chǎng)攤位實(shí)機(jī)操作。他們的銷售團(tuán)隊(duì)也可以在客戶面前快速示范，甚至可以在平板上進(jìn)行遠(yuǎn)距展示，因此銷售周期可以變得更有效率。

Shimizu的經(jīng)理Kusuguchi表示：「我們持續(xù)提供質(zhì)量和前置時(shí)間方面的附加價(jià)值，但我們將能夠利用Emulate3D等創(chuàng)新的數(shù)字工具增添更多價(jià)值。」平田機(jī)工將繼續(xù)成長(zhǎng)茁壯。