國產建材實業集團研發團隊,偕同臺灣營建研究院共同研發執行AI軟硬體解決方案,打造全台第一座AI智慧混凝土廠。
身為國內預拌混凝土龍頭的國產建材實業,累積一甲子的堅強實力,市占率超過18%,幾乎每5棟建築就有一棟是由國產建材集團的高端混凝土所澆築的。國產建材實業擁有業界最多的全台28個預拌混凝土廠,不僅能靈活調度、相互支援,還具備高供應能力,更投下鉅資建構科技行控暨服務中心,以砂石轉運樞紐「臺北港埠通商」與全台28個混凝土信賴廠區,形成綿密的供應網絡,以大溯源管理落實「國產安心建材履歷」,不斷與時俱進,走在國內混凝土業的前端。
邁向工業4.0,擴大與同業競爭力優勢
「我們的最終目的是建立工業4.0的智慧工廠,達到一鍵標準自動化!」國產建材實業研發中心副總楊志強表示,預拌混凝土是即時生產的產業,無法事前生產存放,都是配合營建工程進度出貨,過去混凝土品質仰賴拌和機操作人員的經驗與專注力,難免會有人為誤差。導入AI智能管理之後,透過自動化監控設備可以即時掌握混凝土品質,穩定設計強度,減少原料耗損與失誤率,並提升安全係數。
國產建材實業研發中心副總楊志強領軍(中),與台灣營建研究院陳育聖博士(左三)攜手在國產台中廠建構AI智能預拌混凝土生產系統。
因此特別委託臺灣營建研究院進行「大數據AI生產管理輔助系統~預拌混凝土4.0智能生產模組」計畫,透過共同研發執行的AI軟硬體解決方案,希望建構一個全新形態的預拌混凝土智能輔助生產工廠雛型,目前已在國產台中廠進行試產與最佳化調整,預計2025年第二季完成測試,再擴展至全台其他廠區,持續優化精進高端混凝土研發實力,並擴大國產建材實業與同業的競爭力差距。
台灣營建研究院陳育聖博士說,這是一個為期三年的計畫,主要是為了建構AI智能預拌混凝土生產系統,在設備開發上,第一年執行細粒料表面水自動量測系統、預拌車殘水排除系統評估與開發,第二年進行粗粒料級配辨識系統、即時原料儲存計量管理系統等設備開發,第三年除進行混凝土料相辨識系統開發外,最後將整合所有系統開發AI最適配比與生產管理系統,以生產出兼具品質、施工性與經濟性的混凝土。
台中廠導入AI偵測設備,精準掌握混凝土品質
實際跟隨研發團隊來到國產台中廠,目前已裝設以下三項AI偵測設備,正在進行測試與優化:
1. 細粒料表面水自動量測系統
在拌和機輸送帶設有「細粒料表面水自動量測系統」,透過AI自動偵測,可提供即時且準確的細粒料表面水狀況,提升混凝土品質穩定性。研發中心副總楊志強說,砂的含水率是混凝土用水量控制的關鍵,直接影響混凝土拌和的穩定性,傳統砂含水率測試主要採用人工取樣的烘乾法,需專門人員輸送皮帶取樣及進行試驗,才能測出含水量,程序耗時,每日量測次數有限,現在有了AI偵測,可即時看到細粒料的含水量,能滿足現場混凝土配比的調整需求。
台中廠拌和機輸送帶導入「細粒料表面水自動量測系統」
控制箱上可即時看到粗細粒料的含水量情形。
2. 原料庫存計量管理系統
粉料庫存控管也是預拌混凝土廠運作的重要環節,一般混凝土廠至少有4個粉料儲存桶槽,目前多採用機械式料位計量測存量,每日由物料人員量測1~2次,無法確認即時的原料庫存狀況,也無法精準掌握庫存數量,以致於水泥、飛灰爆倉時有所聞。而國產台中廠導入「原料庫存計量管理系統」後,透過料位控制系統自動偵測,在面板上可隨時觀看水泥、爐石、飛灰粉槽的庫存情形,同時也開發APP軟體,在電腦上可隨時查看粉料庫存,透過可視化設備即時補充叫貨。
3. 預拌車車況監測系統
⽽預拌⾞的洗車殘水若沒有完全排出會影響載運混凝土的品質,如何快速檢測並確認車輛排水清空,是預拌廠管理上的重要議題。研發中心協理楊宗叡說,由於預拌車桶為封閉式,無法得知洗車殘水是否排空,因此導入「預拌車殘水排除系統」,在預拌車桶後安裝車桶轉速與轉向感測器,來推估預拌車轉速,確認殘水排空。安裝液壓計則可隨時查看混凝土坍流度,加上現場人工取樣測坍度,可雙重確保澆築的工作性;而溫濕度計則可在天氣不好時,發訊息給客戶注意混凝土的澆築養護。以上的資訊都可透過資料擷取器傳輸至車機,讓司機可以看到排水清空、下料狀態與混凝土坍度等資訊,確保混凝土出貨品質。
傳統測混凝土坍度須由人工取樣。
預拌車安裝液壓計則可自動測試混凝土坍流度。
資訊可透過資料擷取器傳輸。
車機顯示預拌車排水清空。
另外,粗粒料級配辨識系統已完成部分砂石來源特徵的視覺辨識模組,後續將持續擴增粒料辨識模型,並進行粗粒料取樣設備、整流器設備及高速攝影機等規劃與安裝,並進行生產線粒料級配辨識與扁平率辨識。
不僅節省成本,還可節能減碳
研發中心副總楊志強說,AI人工智能管理與設備自動化是工業4.0核心,國產建材實業導入AI生產管理輔助系統後,蒐集的相關數據可以上傳到廠區操作台,連接到調度室,甚至是科技行控中心,透過AI大數據進一步優化混凝土製程,增加客戶的信賴感,而且拌和效能一次到位,可減少原料損耗,成本至少可節省一成,同時可依混凝土品質提升狀況,進行安全係數調整,進行減碳效益評估。目前除了委託臺灣營建研究院進行為期三年的計畫,未來也可望與工研院合作,針對智慧工廠與減碳計畫申請科專計畫,為低碳永續盡一份心力。