精密機械研究發展中心： 運用工具機ICT及智能化嵌入式系統 提高產能及機台妥善率

精密機械研究發展中心智能技術部工程師姚克昌

台灣工具機製造業者目前經營型態仍多以製造及裝配為主，其附加價值很低，很容易在短時間內就被市場正快速成長中的中國大陸、印度/土耳其與東歐後進國家迎頭趕上。對此有專家表示，台灣業者應善用ICT與智能化嵌入式應用技術，進行全球佈局，並為其產品提升附加價值與技術服務能量，才有機會在未來競爭激烈的市場中贏得一席之地。

CNC工具機主要是指數位控制車床、銑床、磨床、鑽床…等類型產品的總稱，根據精密機械研究所整理的資料顯示，2003~2010年全球工具機產值，除2009年時受到金融風暴影響而有所下滑外，其餘每年都有上升的趨勢，到了2011年時其產值約可達到762.78億美金，而未來由於在新興工業國家方面，隨著其經濟發展的快速起飛，預估對於製造設備還會有大量需求的存在…這表示全球工具機生產值還有相當大的空間可供成長。

若由各國工具機產值來進行分析，2010年以中國大陸的比例最高，大約佔30%，其次依序為日本(18%)、德國(15%)、義大利(8%)及南韓(7%)，台灣則屈居第6位(6%)；但如果改由出口的角度來觀察，台灣的出口產值(9%)僅次於日本(22%)、德國(19%)及義大利(10%)，排名為全球第四。精密機械研究發展中心智能技術部工程師姚克昌表示，在ECFA簽定及日圓升值的利多因素之下，台灣未來幾年內將有很大的機會可超過義大利，成為全球第三大的工具機出口國。

不過雖然台灣工具機市場前景仍相當看好，但站在市場結構的立場來分析，目前台灣所生產的產品精度約在0.002~0.005mm的精度左右，其應用範圍則以高速汽車/機車的傳動裝置及變速箱、高精度加工機、3C產業精密設備、光電業零件、模具、國防工業…等項目為主，在市場區隔定位上僅屬於中價位機種的產品。姚克昌說：「隨著這一兩年低價位機種生產國的市場需求快速成長，其在工具機技術上進步的速度也越來越快，如果台灣業者沒有再設法積極為其產品創造出高附加價值，很快就會被人迎頭趕上。」

台灣業者應用ICT及嵌入式技術 積極朝價值鏈的兩端高附加價值區發展

從價值鏈的角度觀察，台灣工具機市場所從事的仍多以製造、裝配為主體，對此姚克昌表示：「站在台灣機械製造業的現況，附加價值可由兩個方向切入：一是朝銷售服務、行銷、品牌的方向，另一端則是以協同設計、市場、售前服務為主軸。」但不管最終業者是選擇往哪條路徑發展，其過程都還是必須要藉由ICT的方式來提升其產品附加價值、技術服務能量及全球化佈局，以達到快速回應市場需求，亦或是創新營運服務加值…等目標。

另一方面，台灣工具機產業在製造端還存在著各控制器不相容、機台本身狀況無法被有效掌握、常有撞機記錄與精度補償不佳…等問題。「使用者端也仍經常會被切削條件經驗傳承不易、無法完整呈現製程狀況、刀具壽命與加工效率難以控管…等問題所困擾。」姚克昌認為，我們必須設法利用嵌入式系統應用技術，建立工具機設備智慧化的自主研發能力，才能夠有效解決上述問題，以及滿足台灣製造業者國際化競爭的需求。

透過資訊整合與網路技術 達到即時監控與管理的效果

為此一向秉持「以科技為機械產業創造價值」之服務精神的財團法人精密機械研究中心開發出一套名為SkyMars的免費網路監視與機器稼動監控修正軟體，可透過整合各家不同廠牌控制器成統一標準格式的方式，讓使用者能藉由網路取得遠端的機台運轉、異常警示訊息和刀具補償…等訊息在其客製化設計的介面與功能之上，管理人員在異地即能有效地進行工廠管理以提高生產效率。姚克昌說：「台灣業者可利用此一軟體，做為其為機台產品進行加值的方法。」

以整廠線上加工生產狀態監測為例，透過切削監視硬體的架設，蒐集業者台灣/大陸廠機台的電壓與電流、程式執行時間、刀具使用時間、振動、溫度、壓力、主軸轉速、進給率、生產工件計數…等加工過程訊號，再透過SkyMars以標準格式傳送到遠端的機台，中控部門便可藉此瞭解加工機台所耗電力，加工過程所需時間、加工過程參數變化，以及產生生產數量與報表，以此來進行節能減碳、機台排程、確保機台運轉狀況…等動作，並提高廠內的生產效率。姚克昌表示：「公司老闆也能因此即時監看生產報表，以掌握公司內各項人力、廢品、能源消耗成本，而下單客戶亦可透過相關工具，查閱其訂單生產進度。」

此外，精密機械研究中心還積極打造「設計暨智慧化服務平台(Design and Intellectual Service Platform；DISP)」，以機械製造產業整體的價值鏈為基礎，除利用智慧感測、訊號處理、機電整合…等各項網路及行動通訊ICT技術，將以往生產端零散且分散單機作業型態工具機予以整合，以便於進行多機或整廠的智慧化管理，如遠端程式監控、機台資訊監視、能耗管理、生產統計…等項目之外，並再透過雲端平台方式結合另一端的服務能量，以提供機械製造業者研發設計、生產最佳化、遠端售後服務維護、虛擬行銷及專業知識管理…等相關所需內容。

精密機械究中心DISP平台協助業者整合上下游資源

姚克昌強調：「我們希望藉由上述的各項方式，協助業者迅速回應全球市場的需求，並將產品與服務進行緊密的結合，以提升產業的附加價值及業界的競爭實力。」舉例來說，以往工具機台常有維修資料非本人建檔而產生誤差、報修當下不知道零件損壞狀況而無法準確備料，以及維修當下無法知道更仔細的機台零組件或保養資料...等問題，對此精密機械研究中心在DISP中提供了機台履歷模組，讓使用者可透過線上即時機台維修資料維護、即時影音輔助維修、歷史維修資料查詢、定期保養通知…等功能，累積其維修履歷與知識，了解相關保養時程及關鍵零組件的生命週期，以便讓機台能夠長期維持在最佳的狀態。

另一方面，目前工具機業者也普遍陷入專業技術問題可尋求的解決方案來源多元性不足、解決問題的成功率也不高…等狀況，姚克昌說：「為此我們在DISP平台上成立資訊交換討論區、社群與人才資源庫，讓平台的成員都能在其中進行點子發想、意見討論，並找到合適的專家協助研發資源的挹注，以便於最後促成專業技術論壇與研發專案的成立。」如台灣工機廠的減速機生產線快速檢測裝置開發、明宜太陽能的電熱溫控設計模組開發、ChumPower Machinery Corp.的PET製瓶設備智慧製造系統開發…等研發計畫，都是透過此一流程而順利成案。

姚克昌說：「工具機的設計及檢測、機械安全與環保、資通訊技術應用，以及產業機械關鍵技術…等項目，一向是精密機械研究發展中心的主要業務範疇與技術核心所在。」而未來該單位將致力於將精密機械檢驗測試與設計、電腦數值控制與ICT應用、機械安全與綠色設計…等技術提升至先進國家的水準，並將其應用範圍擴大至電子機械、TFT LCD設備、智慧型機器人…等新興產業，以協助業者提高產品品級、縮短開發上市時程，以及為業界提供IT應用平台工具程培育具有光機電研發團隊…等目標。