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破解灌裝產線痛點!台達以伺服旋蓋機解決方案助力灌裝行業應對低碳、智慧工廠、少量多樣新趨勢,開創產能與品質雙贏新局

平時喝的感冒藥、每天用的保養品,這些罐子的瓶蓋是否鎖得剛剛好,其實攸關產線效率與成本。在低碳生產與智慧工廠浪潮推動下,灌裝行業正從「拚產能」走向「拚精度與數位化」,台達如何成為產業轉型的關鍵推手?

「以前就是由產線操作員來管理這些設備,但現在大家要的是從數據端來管理生產和應用,」台達機電事業群運動方案事業部總經理黃群皓指出,台達伺服旋蓋機解決方案正是為了應對生產需求轉變而生,透過整合伺服驅動器、高精度扭力感測器與先進控制技術,不僅成功取代傳統的機械凸輪與氣動模式,更確保旋蓋的高精度與穩定性,還能完整記錄數據並串接 MES 系統,讓品質追溯不再是事後補救,而是生產全程中的即時把關。

低碳、智慧工廠、少量多樣:灌裝行業迎來轉型關鍵期

黃群皓分析,目前灌裝行業的新趨勢主要分為「低碳節能」、「智慧工廠與系統化」以及「差異化和彈性」三大面向。首先,在 ESG 浪潮下,客戶不只關心設備本身的成本,更在乎總體持有成本 (Total Cost of Ownership),包括設備導入時間、產能提升多寡以及降低多少不良率。

另一方面,智慧工廠的概念也推動灌裝產線轉型。過去資訊收集多侷限於單一設備,但現在客戶需要整條產線乃至整廠的資訊收集與串聯,進一步推動物聯網、數據可視化及遠程監控診斷的應用,管理模式也逐步從人工操作轉向數據管理發展。

最後,因為市場需求從「多量少樣」轉變為「少量多樣」,這使得換線需求頻率增加,也讓客戶希望設備商提供差異化、個性化的解決方案,並要求設備具備更快的換線速度與更高的彈性。

黃群皓進一步說明,在面對新趨勢的同時,企業常遇到四大挑戰,精度與速度的平衡難題就是其一。「傳統機電式或氣動方式,雖然可以提升速度,但是會有一些精度上的犧牲,」黃群皓舉例,傳統的旋蓋方式常導致扭力不均勻,因此出現鎖太緊或太鬆的品質問題。其次是換線彈性不足,因為傳統生產模式在面對少量多樣需求時,需要依賴資深師傅的經驗來調整機械凸輪,不僅耗時,也缺乏快速換線的能力。

第三是維護成本與人力的增加,例如機械元件會隨時間磨耗而降低精準度,使企業需要更頻繁地維護與保養,進而增加人力成本。最後則是缺乏品質追溯數據,由於過去使用氣動或機械凸輪模式時,設備無法記錄單品的鎖蓋扭力與角度等數據,製造商也只能透過抽檢判斷品質,無法追溯到具體產品與問題原因,因此難以進行優化。

從藥廠到美妝工廠:台達如何創造產能與品質雙贏?

黃群皓分享,在製藥業中,難度較高的原因是藥品灌裝量及密封性皆需要符合 cGMP 規範。在使用台達的灌旋一體機將高精度灌裝與伺服旋蓋完整結合,並把多軸驅動器實現運動同步控制後,已成功協助大型藥廠的感冒藥產能,從每分鐘 120 瓶提升至 180 瓶,更重要的是能記錄每瓶旋蓋的扭力數據並上傳至 MES 系統,實現百分之百的品質追溯。「透過伺服旋蓋機解決方案,每一個品項的旋蓋扭力數據,可以被完整紀錄並上傳到廠內的系統中,實現每一瓶皆能百分之百品質追溯的成果,」黃群皓說。

在農化業方面,可以透過台達的單頭旋蓋機,以伺服扭力判斷旋蓋是否達標,並具備夾瓶、取蓋、追蹤、升降與旋蓋等動作,同時有保壓時間以提高穩定性。黃群皓強調,這個方案特別適用於食用油、大桶水與農化品等大瓶子產品,在實際應用後,除了有效解決塑膠瓶蓋容易發生的「滑牙」問題外,整體效率更提升 20% 到 25%。

至於在化妝品業,因瓶身外觀精美且不能刮傷,黃群皓強調台達方案特別聚焦柔和的啟動和平穩的起停控制,並運用精準扭力確保旋蓋一步到位,避免對瓶蓋外觀造成損傷。這能夠有效提高客戶的設備性能、整體競爭力,強化市場區別度。

從精度、速度到追溯,台達如何用五大技術打破產線痛點?

台達機電事業群運動方案事業部總經理黃群皓指出,台達自主研發的高整合度數位化扭力感測器,能將訊號數位化並提升訊噪比,讓扭力精度控制在 0.2Nm 以內,確保每一瓶都能鎖得「剛剛好」。

黃群皓進一步細說台達因應灌裝產線多重挑戰開發的五大技術。首要針對最常見的旋蓋精度不足,台達解法是自主研發的高整合度數位化扭力感測器,能將訊號數位化並提升訊噪比,讓扭力精度控制在 0.2Nm 以內,確保每一瓶都能鎖得「剛剛好」。

第二則滿足響應即時性的需求:以往工序需要外部控制器協助,反應慢半拍,台達在伺服驅動器內建二次開發平台,讓關鍵工藝直接在驅動器執行,大幅縮短反應時間、提升整線的即時性。

第三,面對不同瓶蓋材質,傳統方案往往需要人工調整,台達則透過多功能控制模式,同時管控扭力、角度、圈數與位置,快速因應各式瓶蓋需求,不必依賴老師傅慢慢調。再者,台達驅動器具備智能學習功能,能依據前幾次的旋蓋參數自動優化,逐步逼近最佳扭力與位置,減少人工反覆調校的時間。

最後,品質追溯一直是產業痛點,傳統方案只能抽檢但無法回頭追查,台達方案則能完整記錄每一瓶的扭力曲線、旋轉角度與時間,並即時上傳到 MES 系統,讓品質追溯不再是事後補救,而是全程即時把關。

整合 OT 與 IT,台達讓數據成為工廠競爭力

台達提供的 DIAView 工業圖控系統也能協助建立數位化儀表板或戰情室,讓管理人員即時查看產線稼動率與產量統計,並快速診斷故障、分析原因與發送報警訊息。

「我們在工業自動化這一塊的解決方案非常完善,這仰賴我們整個事業群的完整產品線,因此可以從上到下去做一個完整串聯,」黃群皓強調,台達憑藉在工業自動化領域涵蓋元件到軟體的完整產品線,具備 OT 與 IT 整合的優勢。

在 OT 層面,驅動器、馬達與扭力感測器負責數據採集,並即時記錄每一單品的參數,包括扭力數值、旋轉圈數與角度,然後匯集到 PLC 控制器,再透過工業協議上傳至資訊中心;在 IT 層面,這些數據透過 MQTT 或 OPC UA 上傳至 MES 系統,進行數據管理與分析。台達的 DIAView 工業圖控系統也能協助建立數位化儀表板或戰情室,讓管理階層即時查看產線稼動率與產量統計,並快速診斷故障、分析原因與發送報警訊息。此外,系統還支援配方管理與報表查詢,提升整體營運效率。

作為提供整合 OT 到 IT 的系統性解決方案廠商的台達,未來將把伺服旋蓋機解決方案持續拓展至更多應用場景,並針對不同行業需求優化方案,為所有使用旋蓋技術的產業開創新效益。