從工業4.0談分析與實驗技術應用於設計驗證與產品認證

工業4.0談分析與實驗技術應用於設計驗證與產品認證 

王栢村 

國立屏東科技大學機械工程系

工業4.0為熱門的議題，同時我國已經擬定生產力4.0的推動方案。本報告旨在闡述工業產品的開發設計與製造，連結分析與實驗技術在解決工程問題的重要性，特別是在工業4.0的精神架構下，電腦輔助工程分析與電腦輔助測試的整合應用，或稱為虛擬試驗(virtual testing, VT)，將是落實物聯網(IoT)及訊息物理系統(CPS)的關鍵技術。有關設計驗證(DV)及產品認證(PV)也是產品設計開發與生產製造的重要作業。本文探討六個層次的工程設計，以及如何結合VT技術於產品的設計開發，也陳述目標導向的VT應用程序，並以工程實務案例探討VT的應用理念與實務。最後提出VT技術連結工業4.0的未來發展看法。

我國的產業發展[2]由勞力密集、到1980年代資本密集(生產力1.0)、到1990年代技術密集(生產力2.0)、到2001年代創新密集(生產力3.0)，目前進入生產力4.0的智慧密集產業發展階段，其中就是以工業4.0的發展精神，運用物聯網(Internet of Things, IoT)及網宇實體系統(Cyber Physical System, CPS)，推動智慧製造及智慧服務的聯網服務系統。

各產業都有其產品的開發設計、行銷到消費者使用端的產品壽命週期。而產品的開發設計理念，已經進展到以end user使用者的客製化需求為導向之發展趨勢。又從產品製造看不同的企業層次，我國製造業由OEM (original equipment manufacturer)委託代工生產，到ODM (original design manufacturer)原始設計製造商，也已經逐漸有企業成為OBM(original brand manufacturer)自有品牌的公司。不管是哪一個層次的企業，對產品的設計與製造都需要有設計驗證(design verification, DV)與產品認證(product validation, PV)的機制[3]，工程師更需要有對應於DV與PV所需要的工程技術與專業能力。 要建構完整的DV及PV體系，分析與實驗技術都需要分別建立，本報告目的，將簡介工業4.0以及我國推動的生產力4.0，並提出個人對工業4.0的看法。闡述設計驗證及產品認證的理念，並由執行的產學合作案提出案例介紹，說明分析技術與實驗技術與DV及PV的關聯性，以虛擬測試/試驗(Virtual Testing) [4]理念說明CAE/CAT (computer aided engineering/ computer assisted testing)的整合與應用，最後由分析與實驗技術的需求與應用，並提出給產業界的建議。

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屏東科技大學機械工程系所  振動噪音實驗室
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