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科盛科技 開發Moldex3D軟體做製造業的預言家

堅持到底的競爭力 深耕工業基礎技術 - 系列文章7
2019-11-27
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科盛科技 開發Moldex3D軟體做製造業的預言家
(圖說: 科盛科技執行長張榮語博士及工作同仁合影)
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科盛科技領先世界大廠,成功研發3D 模流分析軟體,能更精準地結合理論與實務,模擬產品與模具設計問題,優化設計與條件,協助客戶減少成本、提升整體效率,實現智慧設計與製造網實整合的夢想。

一向少雨的新竹,罕見的下起小雨,但這樣的天氣並沒有破壞科盛科技執行長張榮語博士的興致,他帶領著客人前往科盛剛成立不到半年的「智慧設計與製造網實整合研發中心」,展示公司研發中的最新製程。

只見一台綠黃相間、高約 2 米、寬約 5 米的射出成形機,旁邊搭配了數位屏幕與監測儀器,乍看之下是一部平常的射出機,但是經張執行長解說,才知道這整套製程的功能可不簡單。

虛實整合,讓製造業可以未卜先知

這是科盛科技研發中的智慧設計與製造網實整合示範平台,除了射出機本身功能,還整合了光學級超高精度模具,可耐高壓高溫的先進壓力,以及溫度感測器,經過優化設計後,幾乎可以零模溫差進行模溫控制,最重要的是,能與Moldex3D模擬系統全盤整合。科盛科技 開發Moldex3D軟體做製造業的預言家(圖說: 智慧設計與製造的虛實整合技術,讓製造業得以未卜先知, 邁向未來工業4.0新的階段)

未來,透過這套系統,可以將材料數據、機台控制參數、模具設計,與模擬分析結果結合,在射出前就精確計算出射壓與溫度變化,預估收縮翹曲率,達到對產品品質未卜先知的境界,並能將實射結果反饋回軟體,進行修正計算,提高模擬精度。經過這樣的整合,更可將模擬優化後的成型條件回饋射出機,做到虛(軟體)實(射出機)的完全整合。

這種智慧設計與製造的虛實整合技術,讓製造業得以未卜先知, 邁向未來工業4.0新的階段,而張榮語博士與他一手創立的科盛科技,則更將是製造業未來重要的預言家。

從實驗室起家  開發臺灣自有軟體

位於新竹台元科技園區的科盛科技,是目前全世界最大的獨立模流分析軟體供應商,其最為知名的軟體Moldex3D,是一種經過理論與參數的演算,在電腦上模擬塑膠成型的製程,讓製造者可以在模具製造之前,提早找出製造時可能遇到的問題,並預先解決,國際大廠及品牌業者如樂高、鴻海、戴姆勒、三菱電機等,都是他們的客戶。

目前,市面上能夠與Moldex3D相抗衡的產品,只有成立於1976年的美國某大廠的模流產品,但在1995年時,市場幾乎被該大廠通吃,究竟是什麼原因讓Moldex3D有機會與其並駕齊驅?

故事得拉回 1989 年的清華大學CAE實驗室。

張榮語博士過去任教於清大化工系,從1983年起,便一直關注高分子加工數值方法的研究,但也僅是學術論文的研究與探討。1986年,一位清大校友前來向張榮語博士求助,希望能找出製鞋業節省原料的可能性,自此開啟了產學合作的大門,也寫下了Moldex3D的前傳。

當時,製鞋業原物料每公斤要500元以上,幾乎占成本七成,但是在製作過程中,卻浪費大量原料,原因出在模具設計不良。若要購買國外的模流分析軟體解決問題,至少都得花上400萬的天價,對於中小企業居多的臺灣製造業來說,幾乎是不可能的事。

於是,張榮語博士偕同當時的五位研究生,包含後來成為科盛科技總經理的許嘉翔、楊文禮、蔡銘宏和楊文賢等,開始著手開發臺灣自有的第一代模流分析軟體「CAE-Mold」,在國科會與工業局產學計畫補助下,以會員制的方式與產業界配合,當時,全臺灣約有300多家企業與張榮語博士的團隊合作,每年只需要支付少量會費,就可以使用這套國產的模擬軟體。而楊文賢兵役結束後回CAE實驗室當研究員,協助通用器材的二極體封裝計畫,接著攻讀博士,並啟動3D模流分析的基礎研究計畫。

1995 年左右,隨著工業局計畫結束,實驗室骨幹先後畢業,業界對於專業軟體的需求日升,因此,就由許嘉翔和蔡銘宏等正式成立科盛科技,取得國科會授權後,開發商業化版本,正是第一代的Moldex,並由楊文禮及蔡銘宏負責經營海外市場。科盛科技 開發Moldex3D軟體做製造業的預言家(圖說: 張榮語博士創立的科盛科技,是目前全世界最大的獨立模流分析軟體供應商 )

毅然投入3D模流開發,一舉成名天下知

但是,做為一個後進者,尤其當時國際上對於臺灣的軟體技術能力並不信任,Moldex 在海外並無法贏過國際大廠競爭對手。眼看公司的成長陷入困境,張榮語博士並不因此退縮,反而在 2000 年時,決定打破當時只能做到 2.5D 的產品極限,邀請楊文賢(現負責科盛北美分公司)加入研發團隊,配合全3D網格產生與前後處理技術的研發,帶領團隊研發,全速投入3D模流技術的開發,使科盛的模流技術由2.5D的Moldex走向全3D版的模流分析技術,即Moldex3D,不再屈就於一個跟進者,而要透過研發與產品創新翻身當世界級的技術領頭羊。

這一投入,足足花了 3 年時間才研發成功,其中最困難之處便是從2.5D轉變到3D,這一段從零開始的過程,所有東西都得打掉重練,投資的時間與金錢非常龐大。

其中,透過數學理論模式,正確地模擬現場狀況,並且讓一切運算自動化,是一項難上加難的技術。譬如,某些產品的幾何特性非常複雜,2.5D無法實現自動化,需要事後透過人力調整才能達成,無形中也降低整體效率。3D雖然有技術優勢,但受限於軟硬體技術,就像一個難以抵達的境界。

產品總經理許嘉翔,回憶起當年艱辛的研發過程仍歷歷在目:「當時老師非常堅持,要求我們把所有研發資源都轉到開發3D模流,這個決定風險極大,但其實我們心裡也清楚,如果要與對手做出差異化,就必須孤注一擲。」

有趣的是,當時全球最大的模流分析廠商曾公開表示:「市場上10年內都不可能出現3D模流分析軟體。」業務總經理楊文禮笑著說:「但是我們做到了。」正所謂「不入虎穴、焉得虎子」,從 2003 年到 2005 年,科盛在市場上可說沒有對手,技術的差異化讓Moldex3D站穩了國際競爭的腳步。

正因為 Moldex3D 是第一個實用化的3D模流分析軟體,吸引許多知名客戶的興趣,透過實際驗證,更讓客戶對臺灣這項土生土長的技術,由質疑轉為信任,包括積木玩具公司樂高,在2004年第一次看到Moldex3D時,立刻驚呼:「這是我們 10 年前就想要的軟體!」

原來,當時樂高一直苦惱於「積木關節」的模擬,需要大量人力手動進行調整與確認,直到 Moldex3D 出現,終於可以透過全三維模擬3D關節,才解決了問題。迄今樂高仍為Moldex3D的忠誠重度用戶,每年使用Moldex3D進行2000件以上的分析。

因為擁有堅實的創新研發實力,得以讓科盛在2008年金融海嘯時站穩腳步,伺機而動、邁向另一次高峰。

當時企業裁員、倒閉時有所聞,但張榮語博士堅持不裁員、不減薪,反而鼓勵員工養精蓄銳、持續研發,走出傳統射出成型領域,開拓先進塑膠加工製程的模擬技術,並積極布局全球、開拓市場。這樣的投入終有回報,自金融海嘯稍退的2009年起,訂單湧入科盛,公司也因此快速成長。

至此,科盛逐漸躍升為全世界最大的獨立模流分析軟體供應商,海內外知名企業客戶超過5000家,全球市占率更達30%以上,成為與世界大廠並駕齊驅的頂尖企業。

科盛科技 開發Moldex3D軟體做製造業的預言家(圖說: 擁有堅實的創新研發實力,讓科盛在國際競爭中站穩腳步) 

成立整合研發中心  朝工業4.0邁進

2015年,張榮語博士從教職退休,便全職投入科盛科技擔任董事長暨執行長,直到今天,科盛還有不少張榮語的學生,即使在公司碰上面,他們都是會喊他一聲:「張老師!」

這其中,除了師生情誼之外,也因為佩服張榮語博士那股鑽研學術、投入產品創新的熱情。在他眼裡,看到往往都是5年、10年後的發展,產品處總經理許嘉翔博士笑說:「老師很有對技術的遠見,有許多是我們事後才知道。」

縱使今日已站穩腳步,科盛科技每年仍持續投入高達9000萬元的研發經費,陸續建置材料實驗室、智慧設計與製造網實整合研發中心,目的就是為了未來在工業4.0中,持續占領先機。

過去,Moldex3D所熟悉的高分子及塑膠模流基礎理論,適合單純的塑膠材料流動;近十年來,複合材料成型的材料配方與方式逐漸增加,產品也朝向大型化、複雜化、一體成形發展,並兼顧輕量化和結構強度需求,造成模流軟體的模擬結果精度要求更高。

智慧設計與製造網實整合研發中心領先全球成立的目的,就是為了透過對高分子材料的量測與建模,進而掌握不同材料特性,結合理論模型與實驗結果,建立材料物性大數據資料庫,以支援未來Moldex3D模流分析軟體的開發,並提升準確性。同時,也讓Moldex3D的應用領域,由傳統智慧設計延伸到智慧製造,成為未來工業4.0的智慧核心。

「現在的儀器已經無法符合未來材料與設備測試需求,研發中心結合虛擬與真實世界,是虛擬世界的驗證中心,希望為產業培養可應用模流軟體的專業研發人才,預期可為業界減少 20% 以上的研發成本。」張榮語博士笑著說,一如既往地將眼光放在未來十年的前景。

科盛科技藉著多年來深厚的學術根基與研究資產,持續走在業界的最前端,尤其在人才的晉用與培養上更是無畏市場波動,始終堅持投入資源與心力。未來,在智慧設計與製造網實整合研發中心的助力之下,科盛不僅將開啟下一個藍海商機,更是為臺灣工業的未來開拓了無限可能。

Moldex3D模流分析軟體技術簡介
定義:Moldex3D是一種應用於塑膠射出成型產業的模流分析軟體系統,以協助塑膠業界快速開發產品,降低產品與模具開發成本
特色:具備CAD嵌入式前處理、高級自動3D網格引擎、高解析三維網格技術、高效能平行運算
影響:由於是塑料射出成型產業中電腦輔助工程領導產品,可協助客戶模擬最廣泛的射出成型應用範圍,優化產品設計和可製造性,以達到縮短上市時間、提高產品投資回報率市場
成就:率先成功研發 3D 模流分析軟體「Moldex3D」,目前全球市占率更達30%以上
研發困境:須解決以數學理論模式正確的模擬現場狀況,並且讓一切運算自動化的問題

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