台湾为全球汽机车零件的制造基地，也是全球变速箱传动轴齿轮等重要传动转向零件 的制造重镇，生产的产品供应给各大汽车车 厂–Ford丶Chrysler丶GM丶Honda丶Toyota丶 HYUNDAI丶KIA等，以及电动车龙头–特斯拉 公司等，同时也供货给大陆各大车厂–长城丶 吉利丶东南丶海马等。随客户品项规格愈来 愈多，及产业面临缺工危机，少子化趋势造成大量聘雇外移劳工，不但在管理上产生问 题，且因为自动化不足，需靠人工搬运和检 测，常有发生碰伤或漏检的状况，有瑕疵的工件有很高的机会流至下游客户端，让客诉 成为目前非常棘手的问题，为解决这些问题，全线生产自动化已经是发展趋势，且需要更智慧化的生产能力。
文 ◆ 工研院量测技术发展中心 陈建文丶罗竣威

随着厂商希望目前国内车厂相继成立研发中心，带动汽车上丶下游相关产业发展。国 际大厂释出高成长的订单，以台湾现有汽车 零组件产业的技术能力，大有机会能再扩大 参与国际分工。此时台湾如能掌握既有机械制造丶电子电机丶资通讯三大产业的优势， 持续导入生产力4.0 之方法，连接智慧机械 ／机器人(Intelligent Machine/Robot)丶网宇 实体系统(Cyber Physical System; CPS)丶 物联网(Internet of Things; IoT)及巨量资料 (Big Data)等技术，甚至导入AI (Artificial Intelligence)使进阶到I2D (Inspection to Design)模式，将可使台湾以智慧检测技术为 核心，提升国内智慧制造的整体竞争优势。以 下将以汽车传动轴的智能产线与智慧化外径偏 摆检测设备为例，说明发展智能化线上检测的发展关键要点。

汽车产业现况与需求
国内汽车自动化生产线先前多没有全检能力和回馈补偿机制，只能透过半闭回路或开回路的方式进行长时间的调机，仍停留在工业3.0。近年量测技术发展中心导入智慧检测 设备於生产线後，已透过全闭回路方式逐渐增进了业者加工机本体的精度规格，同时也提高 生产线的可靠度以及性价比等附加价值，进 阶到工业4.0。针对圆轴工件加工品检，工研 院量测中心近几年投入不少应用於制程上的 智慧检测技术，包含尺寸丶缺陷丶材料热处 理检测...等，同时也发展工业4.0所需的CIS及 制程回馈系统。本文中以量测中心应用接触 式位移量测，开发智能化汽车传动轴研磨後 的外径及偏摆量测设备(图1)，进行工件外径 尺寸与其相关几何公差进行量测品检，如真 圆度丶偏摆度及同心度...等，设备可满足长度 100mm~650mm与直径10mm~70mm检测范 围丶量测时间约12秒/件丶含自动化运作时间1分/件丶平均稼动率96.26%；功能具备半/全自 动模式丶机械手臂交握丶参数配方自动更换丶 统计分析及多项量测计算与检定功能。本案例 中的产线应用模式，为单件流的生产模式(图 2)，每项生产工序需控制在72秒内，换言之， 连续生产後每72秒可以完成一只工件生产。 检测设备设置通常紧接着相关的生产设备後， 进行相关的品检工作达到全检作业，且随着工 件物流同步资讯流，可达到完整的加工生产履 历，此模式已建立了智慧化生产的硬体，而此 产线建置於资讯室整合之CIM及相关大数据分 析工具，除进行对制程回馈补偿的计算，也作为未来持续分析同步收集的设计丶环境丶机 台丶制程与检测…等资讯，在完整的生产履历 资讯下，找出可能未被发现影响生产品质的关 键设因素(例如图3自动根因分析)，并进而改 进设计或设定正确的补偿策略，则建立智慧化 的软体工具，确立未来产线持续学习进步的软 硬体基础建设。但要达到这样的生产情境，检 测设备需满足克服几个面临的关键问题，

1. 需克服现场环境干扰，满足工件所需的 检测稳定性及精度。
2. 检测速度须满足单道次制程时间，在不牺牲生产速度下，进行足够的检测率或 全检，达成完整工件制程履历。
3. 更多功能的检测软体分析能力，能够帮 助找出更多的制程问题。

检测方案比较
依生产加工制程与检测程序的位置及关联 性，可将制程检测分成几种模式，分别为在 机台内的检测 (In Machine Inspection, IMI)丶 制程线上的检测检测(In-Line Inspection, ILI) 及量测的校正与追溯工作(Measurement Calibration and Traceability, MCT)。其中， ILI又可分为对机台的检测(Inspection With Machine, IWM)及机械手臂检测(Inspection with Robot, IWR)。

以内外圆研磨制程检测为例，IMI属於线上 检测的一种，主要是对当下制程进行监测及 补偿，以确定达到加工点而停止加工程序。 常见的如内外径研磨设备配置於机上的检测模 组(图4)，主要以直径尺寸作为研磨到位的判 断，但一般不作为关键品检的检测，原因包括 量测装置设置於加工机台内，受到加工震动丶冲水丶切屑等环境干扰，量测的稳定性受影响 较大。另外，工件品质检测常需要量测更多参 数及计算，或需与校正流程紧密结合，量测装 置要能够容易经由比对追溯确保其量测状况， 而研磨机内量测装置较难以进行相关校正程序。
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