智能工具机协助产业升级 迈向工业4.0

中兴大学机械系特聘教授兼工学院院长王国祯。

欧美国家近几年来纷纷针对产业优势，提出振兴制造业的方案，如德国提出「工业4.0(INDUSTRY 4.0)」，美国提出「先进制造(advanced manufacturing)」，中兴大学机械系特聘教授兼工学院院长王国祯指出，因为制造业的发展，对就业人口、对消费及服务业都会有很大的影响，无不是希望借此提振本国经济衰退的现象。

工业4.0的范围相当广泛，王国祯认为，工厂需具备有制造执行系统(Manufacturing Execution System；MES)，从工单、生产、设备管理、保养、品质管制到出入库、进出货等整合成一套系统，也是一个制造型态工厂的核心，而前端设备的信息如何与后端整合，机器与制造中的产品如何沟通，网宇(Cyber)与实体(Physic)结合的网宇实体系统(Cyber Physical Systems)是其中的关键，云端环境将扮演其中非常重要的角色。

王国祯强调，工业4.0最重要的精神之一，就是预测(Prediction)，由传感器所量测之机械信号可由云端的大数据进行分析诊断，判断机械之状态，达成预测性维护并预测产品之良率，产品亦可在制造的过程中能及时做检测。

而制造业要发展工业4.0，王国祯认为，精密设备是制造业中是最重要的元素，工具机产业又是精密机械设备中最具代表性产业，发展智能工具机，不但可以提供制造业者未来竞争的利器，未来还可以切入更高端的制造业，帮助台湾产业升级转型。

王国祯指出，台湾工具机产业群聚世界第一，业者有任何的创新发想，可以很方便的找到生产业者，但台湾过去的工具机都是以中价位市场为主，如果想要发展到精密检测、航太、国防工业，需要发展具智能化之高级机种。

台湾需要发展的智能工具技术，王国祯认为，除物联网(IoT)相关技术，首要就是控制器，工业4.0时代的控制器，除了掌控进给轴、主轴等动力单元，精确执行加工指令以外，还须具备开放式通讯界面、支持工业物联网等智能化模块等功能，以便与厂内其他设备共同协作完成加工任务，只要控制器加上国际准伺服产品，再整合国际标准全数码串行控制界面及各种不同的平台如泛用型多轴多系统控制平台，就可进一步发展智能工具机产业。

智能工具技术的另一发展关键则是软件，王国祯指出，由于各家控制器提供的通讯界面与数据格式并不完全相同，因此需要打造一个兼容于所有控制器的数据格式与通讯架构，并将其推广成为产业标准，在此共通标准之上建立快速可扩充的App与数据加值服务，再以数据建立各种数据加值服务，包括生产履历、数据可视化、智能排程等。

王国祯表示，工具机制造商对工业4.0发展的贡献之一，就是可以针对零件切削制程参数定义，除可提供制程导向拓朴结构最佳化设计外，还可加工应用为最适化工具机，对使用者而言，就可以用以建构智能化制造技术。

工具机主要之应用在汽车工业，约占45%，其次为航太与国防产业，约占15%，但航太产业未来20年将以每年5%成长，智能工具机在航太产业应用将有极大之成长空间。

工业4.0之航太产业采用国际标接单模式，加工制造生产效率，以及后段模块组装能力，将是接单评估的重要关键。王国祯指出，但台湾空零组件制造目前仍缺少智能化相关应用，台湾已具备精密加工制造能力，若能结合智能工具机技术并逐步导入工业4.0，应可提升国际市场之竞增力并落实国机国造与国防自主之愿景。