無論是電子設備或一般生活用品，現在的產品不僅設計精細、功能多元、種類多樣，而且迭代速度快，市場每隔一段時間就會出現新品，此趨勢已對工廠產線帶來嚴苛挑戰。為解決這個難題，國內電子組裝大廠就導入台達虛實整合的數位雙生平台解決方案，應用於電路板噴膠機台，加快新產品生產導入（NPI）、縮減八成以上的調機時間，進而提升生產效率。
台達機電事業群智能製造方案新事業發展部經理陳鴻輝指出，為提升產能與效率，現在工廠都有多種精密機台，搭配繁瑣的自動化生產流程，在短時間內大量生產高品質產品，「不過每當市場需求變化或引入新產品時，生產管理單位都要耗費大量人力與時間調試機台，才能順利開出產能。而這些痛點的最佳解方，就是導入數位雙生系統（Digital Twin）。」
數位雙生顧名思義，是為實體機器創造一個虛擬的「雙胞胎」，這個虛擬的「雙胞胎」有實體機器的所有資訊，可預先模擬和評估實體機器的效能，並完全模擬實體機器的運作，因此工程師無需直接接觸實體機器，就可掌握機器的狀態和效能。數位雙生概念是美國 NASA 在 2002 年提出，用來持續監控及維護航空設備，之後擴大應用於製造業、汽車和建築業等其他產業，近年物聯網和電腦運算技術精進，再加上市場快速變化，製造業開始導入此架構提升整體效率。
台達的數位雙生平台 DIATwin 佈局則是 2020 年開始。陳鴻輝提到，台達從 2015 年開始推動 「Delta Smart Manufacturing」（DSM） 計畫，此計畫一開始的目標是希望透過自動化設備提升內部工廠的生產效能，「在推動自動化進程中，我們意識到產品設計與自動化生產的關聯緊密，要實現高效的自動化製造，必須一開始就以自動化生產作為考量。因此，台達開始推行 『Design for Automation 』理念，要求設計人員在產品設計階段就充分考慮自動化設備的加工能力和要求，優化產品設計以適應自動化生產線。」
不過此過程需要多次來回調整，為了加快設計迭代和生產工藝測試，台達開始嘗試在虛擬環境中建立設備模型，進行配方調校、避障、路徑優化等測試。陳鴻輝表示，「這個策略也是因應全球供應鏈重組趨勢，在不同國家地區建立生產線已是必要動作，虛擬模型可以快速複製和部署整條生產線，解決以往逐台調試設備所耗費的時間。」
DIATwin 讓虛擬模型與現實機台緊密連結，加速產業升級
2020 年台達開始投入虛擬製程的設計研發，並逐步發展出以模型為基礎（Model-based）的設計思路，從設備、生產技術、製程到 MES、數據分析等各環節都以模型角度重新定位。在此思維下設計的 DIATwin 虛擬機台開發平台，讓虛擬模型與現實機台緊密連結，大幅提升產線效率。
台達機電事業群智能製造平台新事業發展部經理賴建璋說明，「台達 DIATwin 這套可創建、操作數位雙生模型的平台，讓製造業快速有效率地完成產線開發，從銷售前的方案驗證到虛擬樣機開發及實際生產的調校優化，全方位賦能智慧製造，加速產業升級。」
具體而言，DIATwin 可以快速解決製造業在自動化生產三階段遇到的難題，包含產線規劃設計、設備規格測試、新產品導入階段。首先在產線規劃設計階段，使用者可利用 DIATwin 內建的豐富元件庫和 3D 建模工具，快速構建機台數位模型，並透過模擬和數據分析，優化機台配置和工序邏輯，大幅降低前期投資風險。
其次，DIATwin 提供虛擬的開發原型和測試，高度模擬的物理引擎和運動控制算法，讓使用者可以在虛擬環境中比對實體機台進行測試、優化設備性能，並利用離線虛擬調機，縮短實際調試和安裝的時間。第三是 DIATwin 內建的智能路徑規劃和製程優化工具，可根據產品特性和工藝要求，自動生成最優的加工路徑和製程參數，同時支援各種通訊協定，快速與 MES、ERP 等上層系統的資料串接，實現產線操作的自動化與智能化。
賴建璋表示，為提升產線設備的部署效率，台達推出RTM 虛實整合設備，這是由數位雙生技術基礎發展出來的產線製程設備應用。RTM 為高度模組化、可快速重組的實體設備架構，可透過主機、配件、機器人與安全防護等標準化模組，協助不同產業靈活組合、配置產線。RTM 整合了 DIATwin 軟體，虛擬數據可與實體機台保持同步，內建 3D 建模、離線編程、虛擬調試等一系列數位化工具，可在虛擬環境中完成生產週期時間評估、投資效益分析、自動路徑規劃與設備參數優化，並將優化後的參數無縫轉移到實體機台，縮短新產品導入產線時間。
「RTM 虛實整合設備的核心為標準化設備模組，可以快速組合出符合客戶需求的自動化設備，大幅縮短交付時間。模組化的設計也能快速重組和部署產線設備，靈活因應少量多樣生產需求。緊密同步的虛擬與實體機台，有助於在虛擬環境中高效完成生產線規劃設計和生產配方調試優化，」賴建璋指出。此外，RTM 虛實整合設備亦提供關鍵的快速校正功能，在導入新產品時無需停機調試，大幅降低換線成本。
為了讓數位雙生平台完整滿足製造業需求，台達將長年身處工廠第一線所累積的深厚經驗，融入 DIATwin 和 RTM 虛實整合設備中。陳鴻輝表示，「要讓數位雙生真正、實際發揮效益的必要作法之一，是虛實兩端的數據可以即時同步，虛擬模型的參數，才能精準應用到實體設備上。」
台達的 DIATwin 可經由工業物聯網收集現場設備的實際運作數據，再回饋到虛擬模型中進行動態調整，讓虛擬模型可以即時、連續反映設備的實際狀態，此數據再搭配高度模擬的物理引擎和運動控制算法，讓虛擬環境生成的數據參數，和實際設備高度吻合，「RTM 虛擬機台的數據第一次傳送到實體機台的參數準確率就能達到 90% 以上，大幅縮短現場調試和微調的時間，此外，台達的設備還具備自動校正功能，可以在運作過程中即時修正誤差。」
電子組裝大廠用 DIATwin，建立電路板噴膠機虛擬模型
電路板組裝中，三防膠是常見的保護塗劑，具備防潮、防鹽霧、防霉三大保護功能，是提升電子元件可靠度的重要材料。傳統的噴膠製程階段，產線工程師面臨到的困難來自於噴塗路徑難以精準調適，試噴塗往往全憑經驗與想像，實際測試時若有誤差則需重複試驗，造成材料與時間浪費。
台達的 DIATwin 已於多種製造場域中成功落地並獲致明顯效益，國內電子組裝大廠就利用 DIATwin 平台，建立了高度模擬虛擬噴膠機台，生產管理人員可在虛擬環境中規劃噴塗路徑、優化參數，並即時了解噴塗效果。優化後的噴塗路徑和參數應用到實際設備後，不僅可控制噴塗品質更穩定，降低不良率，更加快新產品生產導入（NPI）速度、縮減 8 成以上的調機時間，生產效率顯著提高。
虛擬模型生成的最優路徑，可直接轉換成機器手臂控制代碼或是設備所需的參數檔，節省機台的編程和調試時間，讓塗膠製程更加快速、穩定、高效。此外，系統還可預先排查設備異常狀態，減少因設計缺陷導致的生產問題。
DIATwin 和 RTM 虛實整合設備在製造場域的應用腳步已逐漸加快，台達接下來將朝擴大製程覆蓋範圍、延伸生產應用場景、實現模組化生產製造與提升製造彈性等方向推進。初期先以統一平台架構為基礎，持續擴充可支援的設備類型。在應用深度部分，目前聚焦於設計和製造環節，未來將進一步延伸到品質管控領域，工程師可透過虛擬量測技術，預先掌握產品品質。最終願景則是將數位雙生與 MPM 製造流程管理融合，在產品設計之初就融入虛擬製造和品質分析，生成最優製程配方，再透過工業物聯網將生產資訊傳遞至工廠，打造靈活彈性的生產模式。
「我們希望讓珍貴的人力資源投注在創新創造，而非重複性製造任務。數位雙生則是實現此願景的關鍵賦能工具，」陳鴻輝表示。台達 DIATwin 為設備層級數位雙生方案的領先者，未來將持續進化 DIATwin 功能，透過虛實整合技術為製造業賦能，強化企業競爭力。
