精密机械研究发展中心： 运用工具机ICT及智能化嵌入式系统 提高产能及机台妥善率

精密机械研究发展中心智能技术部工程师姚克昌

台湾工具机制造业者目前经营型态仍多以制造及装配为主，其附加价值很低，很容易在短时间内就被市场正快速成长中的中国大陆、印度/土耳其与东欧后进国家迎头赶上。对此有专家表示，台湾业者应善用ICT与智能化嵌入式应用技术，进行全球布局，并为其产品提升附加价值与技术服务能量，才有机会在未来竞争激烈的市场中赢得一席之地。

CNC工具机主要是指数码控制车床、铣床、磨床、钻床…等类型产品的总称，根据精密机械研究所整理的数据显示，2003~2010年全球工具机产值，除2009年时受到金融风暴影响而有所下滑外，其余每年都有上升的趋势，到了2011年时其产值约可达到762.78亿美金，而未来由于在新兴工业国家方面，随着其经济发展的快速起飞，预估对于制造设备还会有大量需求的存在…这表示全球工具机生产值还有相当大的空间可供成长。

若由各国工具机产值来进行分析，2010年以中国大陆的比例最高，大约占30%，其次依序为日本(18%)、德国(15%)、意大利(8%)及韩国(7%)，台湾则屈居第6位(6%)；但如果改由出口的角度来观察，台湾的出口产值(9%)仅次于日本(22%)、德国(19%)及意大利(10%)，排名为全球第四。精密机械研究发展中心智能技术部工程师姚克昌表示，在ECFA签定及日圆升值的利多因素之下，台湾未来几年内将有很大的机会可超过意大利，成为全球第三大的工具机出口国。

不过虽然台湾工具机市场前景仍相当看好，但站在市场结构的立场来分析，目前台湾所生产的产品精度约在0.002~0.005mm的精度左右，其应用范围则以高速汽车/摩托车的传动装置及变速箱、高精度加工机、3C产业精密设备、光电业零件、模具、国防工业…等项目为主，在市场区隔定位上仅属于中价位机种的产品。姚克昌说：「随着这一两年低价位机种生产国的市场需求快速成长，其在工具机技术上进步的速度也越来越快，如果台湾业者没有再设法积极为其产品创造出高附加价值，很快就会被人迎头赶上。」

台湾业者应用ICT及嵌入式技术 积极朝价值链的两端高附加价值区发展

从价值链的角度观察，台湾工具机市场所从事的仍多以制造、装配为主体，对此姚克昌表示：「站在台湾机械制造业的现况，附加价值可由两个方向切入：一是朝销售服务、行销、品牌的方向，另一端则是以协同设计、市场、售前服务为主轴。」但不管最终业者是选择往哪条路径发展，其过程都还是必须要藉由ICT的方式来提升其产品附加价值、技术服务能量及全球化布局，以达到快速回应市场需求，亦或是创新营运服务加值…等目标。

另一方面，台湾工具机产业在制造端还存在着各控制器不兼容、机台本身状况无法被有效掌握、常有撞机记录与精度补偿不佳…等问题。「使用者端也仍经常会被切削条件经验传承不易、无法完整呈现制程状况、刀具寿命与加工效率难以控管…等问题所困扰。」姚克昌认为，我们必须设法利用嵌入式系统应用技术，建立工具机设备智能化的自主研发能力，才能够有效解决上述问题，以及满足台湾制造业者国际化竞争的需求。

透过信息整合与网络技术 达到实时监控与管理的效果

为此一向秉持「以科技为机械产业创造价值」之服务精神的财团法人精密机械研究中心开发出一套名为SkyMars的免费网络监视与机器稼动监控修正软件，可透过整合各家不同厂牌控制器成统一标准格式的方式，让使用者能藉由网络取得线上的机台运转、异常警示信息和刀具补偿…等信息在其定制化设计的界面与功能之上，管理人员在异地即能有效地进行工厂管理以提高生产效率。姚克昌说：「台湾业者可利用此一软件，做为其为机台产品进行加值的方法。」

以整厂在线加工生产状态监测为例，透过切削监视硬件的架设，蒐集业者台湾/大陆厂机台的电压与电流、程序执行时间、刀具使用时间、振动、温度、压力、主轴转速、进给率、生产工件计数…等加工过程信号，再透过SkyMars以标准格式传送到线上的机台，中控部门便可借此了解加工机台所耗电力，加工过程所需时间、加工过程参数变化，以及产生生产数量与报表，以此来进行节能减碳、机台排程、确保机台运转状况…等动作，并提高厂内的生产效率。姚克昌表示：「公司老板也能因此实时监看生产报表，以掌握公司内各项人力、废品、能源消耗成本，而下单客户亦可透过相关工具，查阅其订单生产进度。」

此外，精密机械研究中心还积极打造「设计暨智能化服务平台(Design and Intellectual Service Platform；DISP)」，以机械制造产业整体的价值链为基础，除利用智能传感、信号处理、机电整合…等各项网络及移动通讯ICT技术，将以往生产端零散且分散单机作业型态工具机予以整合，以便于进行多机或整厂的智能化管理，如线上程序监控、机台信息监视、能耗管理、生产统计…等项目之外，并再透过云端平台方式结合另一端的服务能量，以提供机械制造业者研发设计、生产最佳化、线上售后服务维护、虚拟行销及专业知识管理…等相关所需内容。

精密机械究中心DISP平台协助业者整合上下游资源

姚克昌强调：「我们希望藉由上述的各项方式，协助业者迅速回应全球市场的需求，并将产品与服务进行紧密的结合，以提升产业的附加价值及业界的竞争实力。」举例来说，以往工具机台常有维修数据非本人建档而产生误差、报修当下不知道零件损坏状况而无法准确备料，以及维修当下无法知道更仔细的机台零组件或保养数据...等问题，对此精密机械研究中心在DISP中提供了机台履历模块，让使用者可透过在线实时机台维修数据维护、实时影音辅助维修、历史维修数据查询、定期保养通知…等功能，累积其维修履历与知识，了解相关保养时程及关键零组件的生命周期，以便让机台能够长期维持在最佳的状态。

另一方面，目前工具机业者也普遍陷入专业技术问题可寻求的解决方案来源多元性不足、解决问题的成功率也不高…等状况，姚克昌说：「为此我们在DISP平台上成立信息交换讨论区、社群与人才资源库，让平台的成员都能在其中进行点子发想、意见讨论，并找到合适的专家协助研发资源的挹注，以便于最后促成专业技术论坛与研发专案的成立。」如台湾工机厂的减速机生产线快速检测装置开发、明宜太阳能的电热温控设计模块开发、ChumPower Machinery Corp.的PET制瓶设备智能制造系统开发…等研发计划，都是透过此一流程而顺利成案。

姚克昌说：「工具机的设计及检测、机械安全与环保、资通讯技术应用，以及产业机械关键技术…等项目，一向是精密机械研究发展中心的主要业务范畴与技术核心所在。」而未来该单位将致力于将精密机械检验测试与设计、电脑数值控制与ICT应用、机械安全与绿色设计…等技术提升至先进国家的水准，并将其应用范围扩大至电子机械、TFT LCD设备、智能机器人…等新兴产业，以协助业者提高产品品级、缩短开发上市时程，以及为业界提供IT应用平台工具程培育具有光机电研发团队…等目标。