智慧工具機協助產業升級 邁向工業4.0

中興大學機械系特聘教授兼工學院院長王國禎。

歐美國家近幾年來紛紛針對產業優勢，提出振興製造業的方案，如德國提出「工業4.0(INDUSTRY 4.0)」，美國提出「先進製造(advanced manufacturing)」，中興大學機械系特聘教授兼工學院院長王國禎指出，因為製造業的發展，對就業人口、對消費及服務業都會有很大的影響，無不是希望藉此提振本國經濟衰退的現象。

工業4.0的範圍相當廣泛，王國禎認為，工廠需具備有製造執行系統(Manufacturing Execution System；MES)，從工單、生產、設備管理、保養、品質管制到出入庫、進出貨等整合成一套系統，也是一個製造型態工廠的核心，而前端設備的資訊如何與後端整合，機器與製造中的產品如何溝通，網宇(Cyber)與實體(Physic)結合的網宇實體系統(Cyber Physical Systems)是其中的關鍵，雲端環境將扮演其中非常重要的角色。

王國禎強調，工業4.0最重要的精神之一，就是預測(Prediction)，由感測器所量測之機械訊號可由雲端的大數據進行分析診斷，判斷機械之狀態，達成預測性維護並預測產品之良率，產品亦可在製造的過程中能及時做檢測。

而製造業要發展工業4.0，王國禎認為，精密設備是製造業中是最重要的元素，工具機產業又是精密機械設備中最具代表性產業，發展智慧工具機，不但可以提供製造業者未來競爭的利器，未來還可以切入更高階的製造業，幫助台灣產業升級轉型。

王國禎指出，台灣工具機產業群聚世界第一，業者有任何的創新發想，可以很方便的找到生產業者，但台灣過去的工具機都是以中價位市場為主，如果想要發展到精密檢測、航太、國防工業，需要發展具智能化之高級機種。

台灣需要發展的智慧工具技術，王國禎認為，除物聯網(IoT)相關技術，首要就是控制器，工業4.0時代的控制器，除了掌控進給軸、主軸等動力單元，精確執行加工指令以外，還須具備開放式通訊介面、支援工業物聯網等智能化模組等功能，以便與廠內其他設備共同協作完成加工任務，只要控制器加上國際準伺服產品，再整合國際標準全數位串列控制介面及各種不同的平台如泛用型多軸多系統控制平台，就可進一步發展智慧工具機產業。

智慧工具技術的另一發展關鍵則是軟體，王國禎指出，由於各家控制器提供的通訊界面與資料格式並不完全相同，因此需要打造一個相容於所有控制器的資料格式與通訊架構，並將其推廣成為產業標準，在此共通標準之上建立快速可擴充的App與數據加值服務，再以數據建立各種數據加值服務，包括生產履歷、資料可視化、智慧排程等。

王國禎表示，工具機製造商對工業4.0發展的貢獻之一，就是可以針對零件切削製程參數定義，除可提供製程導向拓樸結構最佳化設計外，還可加工應用為最適化工具機，對使用者而言，就可以用以建構智慧化製造技術。

工具機主要之應用在汽車工業，約佔45%，其次為航太與國防產業，約佔15%，但航太產業未來20年將以每年5%成長，智慧工具機在航太產業應用將有極大之成長空間。

工業4.0之航太產業採用國際標接單模式，加工製造生產效率，以及後段模組組裝能力，將是接單評估的重要關鍵。王國禎指出，但台灣空零組件製造目前仍缺少智能化相關應用，台灣已具備精密加工製造能力，若能結合智慧工具機技術並逐步導入工業4.0，應可提升國際市場之競增力並落實國機國造與國防自主之願景。