數位轉型與智慧製造面面觀系列：AI精準電鍍全攻略—厚度預測、加藥優化到位置偵測一次看懂

一、 電鍍製程現況與需求

在電鍍製程中，如講求高抗污與抗磨性能，往往就會使用到貴重金屬藥水，例如 : 銠、釕..等等，以目前價格來說，2022年初銠和釕的價格約每公克NTD 15,000元，是黃金的2.5倍，十分昂貴。因此製程如何有效控制藥水的使用量，但又不影響電鍍成果品質，一直是表面處理業關注的 “精準電鍍”需求；此文中描述如何藉由人工智慧於電鍍製程的應用導入，完成“精準電鍍”，建立整個電鍍設備自適應(Adaptive)能力，更加快速且有效地進行製程控制，降低貴金屬的使用量，且不影響產品品質，再加上廢水處理AI精準加藥，更有益於產業提升環境保護。

 

二、 人工智慧於電鍍業的應用

目前人工智慧(AI)應用於電鍍業中，總共分為三大領域:

數據分析AI

數據分析AI在電鍍製程的應用，主要分為兩類: 智慧精準電鍍與廢水處理的AI精準加藥。

圖像應用AI

圖像應用AI在電鍍製程的應用，主要分為兩類:智慧控制產品電鍍位置以及表面缺陷偵測。

機器人流程自動化/Robotic Process Automation, RPA+AI)

使用RPA 取代人們在電腦上的例行工作，

 

以正確與高效率完成工作；例如訂單登打 ERP 以及銷貨單登打等。

 

由於篇幅限制，本文章將專注於智慧精準電鍍、廢水處理AI精準加藥以及智慧控制產品電鍍位置的三個主題進行介紹。

 

三、 主題一: 智慧精準電鍍

電鍍設備如要做到智慧精準電鍍境界，須從設備數位化與連結、以及生產管理資訊整合開始，接著應用數據分析AI (ex: 虛擬量測，Virtual Metrology) 技術，建立電鍍厚度預測模型，結合及時控制技術，達成即時全檢的厚度控管與“精準電鍍” (如下圖一)。

 

圖一: 數據分析 AI 達成即時全檢的品質控管

 

“精準電鍍”的實際表現如下圖二所示(以電鍍厚度為例)，若電鍍厚度可持續控制在稍高於客戶要求的厚度最低值，如此即完成整個電鍍設備自適應(Adaptive)能力，更加快速且有效地進行製程控制，降低貴金屬的使用量 (目前大約可節省 10~50%，依照實際製程與用量不同而有不同結果)，且不影響產品品質，同時有益產業的環境保護。

 

圖二: 精準電鍍可控制電鍍厚度稍高於客戶規格下限，並提高穩定性

四、 主題二: 廢水處理AI精準加藥

表面處理業主要製程廢水包含酸鹼廢水、無機金屬廢水、有機廢水、顆粒（懸浮顆粒）廢水等，目前主要以化學混凝方式作為無機廢水與顆粒廢水處理，表面處理廢水共通性問題為，化學混凝系統常因為人為控藥與後饋式加藥判斷不準確與不即時，造成人員加藥異常導致水質不穩定，且大量使用非合理藥劑量致使產生大量污泥，人工智慧應用於化學混凝水處理是利用大數據收集與AI 模型建立（如圖三)，藉由AI精準加藥系統可以達到隨著水質預測化學混凝加藥量及自動控制動態調整化學混凝劑，多元氯化鋁(PAC)與膠凝劑高分子聚合物(Polymer)加藥量，進而達到減少化學藥劑浪費，污泥量合理，減少人力負荷達到穩定運轉目標。

 

圖三: AI精準加藥流程

 

AI精準加藥導入除了SS去除率提升10％，水質穩定外效益估算，SS每年減少8.7 ton污泥量，PACl混凝劑藥品量更可減少52,560 kg/年。

 

五、 主題三: 智慧控制產品電鍍位置

微小零件電鍍線因無即時的電鍍線產品電鍍部位偵測機制，目前均以電鍍後的量測與目視檢查進行與調整，造成產品品質不穩定、人力以及貴金屬的浪費。若應用AI視覺辨識技術， 進行電鍍線電鍍部位的影像取得與偵測判別，則可大幅降低事後人工檢測成本與降低報廢率。如圖四，取得影像後，判斷產品在液面上的高度並數值化，加以反推產品在電鍍液中的受鍍部位深度，如有超規則即時發出警報，提醒工程師即時手動調整或自動調整。

 

圖四: 即時電鍍液面高度與產品電鍍位置偵測

 

由於篇幅限制，若讀者針對智慧精準電鍍、廢水處理AI精準加藥以及智慧控制產品電鍍位置須要深入瞭解，或是對於相關人工智慧議題應用與物聯網有興趣或想共同進行合作，皆可與先知科技聯絡 (gnkao@fs-technology.com 或https://www.fs-technology.com/)。

先知科技總經理 高季安

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