皮托數位分身有術 虛實整合模擬與製程
▲皮托科技執行長簡榮富強調數位分身勢在必行，也在今年台北國際自動化工業大展發表其囊括整線/廠製程策略到單站機器、物理研發模擬的全方位解決方案。
成立於1992年的皮托科技公司(PITOTECH)，一開始因為創辦人在機械、流體力學的背景，決定以代表戰機最前端的空速量測儀器的皮托管命名，並做為企業品牌識別標誌。2000年美國網路經濟崛起之後，更從硬體跨足軟體，開始接觸代理國外的CIM(Computer-Integrated Manufacturing電腦整合製造)的模擬軟體，逐漸演化成數位工廠解決方案，即是目前數位分身(Digital twin)的前身。
並隨著全球製造業在持續邁向工業4.0過程中，開始透過虛實整合、人機協作，取得了更多且完整的大量資訊，以用於系統模擬整合作業。皮托科技也從產品銷售者逐步轉型，成為知識服務供應商(The Advanced Knowledge Provider)，強調能替使用者創造更大價值。皮托科技執行長簡榮富認為：「現今對於數位分身可定義為結合物理及製程實體的數位模型，以協助製造業優化效能。讓管理者充分瞭解改變決策後的風險再實施，而不必冒險停機測試；或擔心須安排工程師於休假日調校設備，恐會增添加班費的負擔。
提供四階段解決方案 系統策略模擬勢在並行
在今年台北國際自動化工業大展，皮托科技也擴大發表其全方位的數位分身4大解決方案，包含：System Level-策略、Line Level-虛擬調試、Machine Level-離線編程、Physical Level-研發物理探索，前三階段皆和製程模擬相關，第四階段則與物理研發有關。
其中，「系統策略模擬」係針對建廠、擴廠前規劃整廠/Cell等生產策略、Layout、產能優化、物流優化而來，包含需要採購多少部機器、AGV派工的人機比與稼動率、瓶頸分析等，避免因為擬定生產策略不當而虧損；進而達到TPM精實生產，減少浪費目的，以符合預期效益，降低投資風險。
簡榮富強調：「若能幫助業者獲利或達成他們所預期目標，業者通常不會太介意廠內使用的機器品牌，而希望透過工業4.0達成最終目標，就是如何優化產能，讓獲利最大化、投資成本最小化。」皮托科技提供的系統策略模擬功能，不僅是傳統2D/3D動畫，或自前端導入的CAD模型資訊，還是經過科學分析的數據。可讓使用者將生產線上機台的參數、速度、加工週期時間(cycle time)先上傳雲端後整合，用來預先模擬優化CNC工具機、AGV等機台的加工搬運順序、配置等生產策略的系統程式，再送交MES執行。否則，由於真正現場的製造系統普遍存在著「變異性」，即使單站完成虛實整合、人機協作優化，也可能因為其他工站不順，而造成不必要的瓶頸。皮托科技的技術強項，就是可加入此變異性模擬，針對整廠系統的模擬優化配置，得以更真實反映現場狀況！
系統整合商(SI)也因此與客戶溝通更透明，加速提高投資報酬率(ROI)，不必擔心若無法符合業主的產能要求時，恐須承擔違約風險，或賠償客戶損失。已有SI廠商運用此技術與客戶溝通，從原本3周規劃時程減為20mins；且經重新計算改變機台對產能之影響，從一天減為3mins。電子廠商估算機台改善前與改善後之稼動率提升了25%以上；半導體廠一個小專案至少降低16%以上的人力成本；廠線layout優化實際應用，讓產能提升50%。
接著進入第二階段的虛擬調試後，可用來選用整條生產線上的CNC工具機、工業機器人組成之Cell系統配置，或驗證機器生產加工的週期時間(cycle time)，確保每道生產流程中的動作細節都能達成最終產能目標。簡榮富認為：「除了前述系統策略已可解決廠內約90%問題之外，剩下10%問題則可經過虛擬調試的數位分身，進行更細膩的模擬分析，包含CNC工具機的開/關門時間和機器人奇異點、夾治具的位置等，進行機械碰撞分析。」兩者最大差別，便在於系統策略模擬與流程、時間的關聯性最大；虛擬調試則和工作範圍的空間關聯性較緊密，且無法與系統策略一樣，可在10mins內加速模擬生產線3個月後的產能。
據統計，過去業主與系統整合商首次會談後，因為僅透過Excel、CAD溝通，總有約40%以上誤差，但在導入虛擬調試後，每案至少可省下因為錯誤或時間延遲的失效成本近300萬元；且因為節省大量溝通成本後，至少可減少75%試裝與執行整體專案時間約15%。還能加速執行機電一體化，讓電控、機械部門在3D環境內協同作業，以數位分身驗證現場環境；在完成虛擬調試後，可直接轉換成PLC控制程式碼，大量節省PLC程式編碼時間。
第三階段是單站機器離線編程(OLP)，可先在電腦的3D環境裡，分別模擬機器人針對不同產品的生產策略，而能優化其取放、碰撞、焊接、循邊、去除材料等動作及工序，達到預期cycle time；同時支援多家機器人品牌的控制器，可在現場下載程式碼後，直接在產線上運行，將大型機器的預先模擬、調校時間從2~3週縮減為1天，尤其對系統整合商和具有大量機器人產線公司是一大利器。
第四階段研發物理探索的數位分身，則在近5年來以每年約30%以上幅度爆發成長。簡榮富分析：「皮托科技自2000年發表的COMSOL Multiphysics多重物理量CAE耦合模擬解決方案，受惠於近年來移動裝置，如智慧型手機的陀螺儀、電池等微機電，AI智慧音箱需求浮現，涉及熱、磁、電、聲等領域；加上科技越來越趨向微小化、複雜化的結果，跨領域多重物理量分析已成顯學。COMSOL Multiphysics包含熱傳、流體力學、聲學、電磁、機構、光學、電漿、化工等29種模組。」因匯集了製造與研發、產品與生產流程，讓客戶在產品研發初期，就能開始進行設計模擬；從而大幅縮短上市時程，得以滿足於產業快速變動潮流下，對於客製化、彈性化的需求。
他也坦言，現今很多台灣廠商仍有迷思，認為只要用了系統程式策略模擬解決方案，就能解決所有問題；或太過偏重硬體架構，只納入可見的產線虛擬調試。其實應該針對廠內不同層次問題，納入多種解決方案，即便尚未達到工業4.0或已導入TPM制度者，都應該透過數位分身為工廠自動化打底、優化基本功。
簡榮富強調：「虛實整合、人機協作的挑戰就是要兼具彈性化、智慧化，又要顧及效率時，數位分身就變得很重要，始得以洞察全廠、溝通無礙，才能在最適當時機提供正確資訊。」他也特別引用《孫子兵法》中的兩段話：「兵無常勢，水無常形」；「夫未戰而廟算勝者，得算多也。」其中的「廟算」也就是模擬，數位分身的重要性不言而喻，也勢在必行。
▲皮托科技特別在今年首度與世紀貿易聯合展出「自動化工廠虛實整合應用」，以FUNAC ROBOT結合實體類產線及虛擬試裝模擬技術，以達成高度客製化與彈性化生產目標。
▲皮托科技人機協作新時代，打造工業4.0完整解決方案，現場展出大獲好評。