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CNC攻進航太領域
國家隊成軍

【作者: 陳念舜】   2016年06月28日 星期二

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眼見兩岸洽簽ECFA後續貨貿協議仍遙遙無期,原先期待透過早收清單裡的「特殊原產地規則(PSR)」規範,促使台製CNC數控系統於5年內提升在數控車床市場占有率的的效果也成泡影。自今年起,台灣產製數控車床若未使用兩岸其中一地生產的控制器,銷往大陸將恢復課徵9.7%進口關稅。因為目前綜合加工中心機與車床仍屬工具機產業最重要,且占出口最大宗機種,包括台中精機、程泰及台灣瀧澤科技等車床大廠均已紛紛宣告提升大陸廠區產能,部分機型將不在台灣生產,改在當地製造;或改以空機銷往大陸,再裝配北京FANUC產製提供控制器,直接出貨給大陸客戶。


工具機產業作為國家工業等級與國力強弱的領先指標之一,未來對內可順勢支援推動5大創新研發計畫;對外則組成眾多國家隊之一,迎合工業4.0潮流。

然而,為呼應台灣迎合工業4.0的國際潮流所趨,仍須有高階製造設備為後盾,並以CNC工具機為核心。前政府也在臨終之際,推出生產力4.0科技方案,企圖囊括製造業、商業、農業領域升級,工具機所屬的機械設備更名列前7大優先推動產業之一。透過物聯網將生產系統資訊化,並延伸到機台端形成機聯網;再經由系統管理、巨量資料(製造+服務)技術和精實管理,達成聯網服務製造系統的創新營運模式,持續精進。最終結合德國工業4.0網宇實體(CPS)、美國AMP強調資通訊加值服務優勢及精實管理,帶動台灣精密機械業全面升級為智慧化。


表1 CNC人機介面開發模式比較表 (Source:PMC)























CNC人機介面開發模式

異同比較

開發方式

CNC嵌入式

於原控制器上開發客製化操作介面與軟體,不必加裝額外硬體,節省硬體成本。

透過各家控制器廠提供程式開發環境。

PC-NC

透過PC(螢幕+操作面板)軟硬體介面取代控制器畫面,廠商可完全客製化機台的操作介面與智慧化功能,因此須增加HMI軟硬體,並投入較多開發能量。

與PC開發程式相同,惟須透過網路或串列通訊方式,與NC溝通。

CNC+PC

於CNC控制器切換畫面到後端的PC畫面,廠商可在既有CNC操作功能上,於PC端開發附加功能,惟須增加PC硬體費用

與PC開發程式相同,惟須透過網路或串列通訊方式,與NC溝通。


新政府則在「智慧機械」領域,提出將以中部地區既有的精密機械產業基礎為核心,打造出研發與製造重鎮的「智慧機械之都」,成為全球第5大生產國、第3大出口國;進而透過類主權基金輔導業者自主研發或併購,取得目前欠缺的關鍵技術,組成眾多國家隊之一。依拓墣產業研究所估計,2015年台灣工具機產業產值為44.9億美元,位居全球第7。除了可在智慧機器人或先進加(積層)/減法複合製造享有優勢外,還能受惠於航太、潛艦、醫材、風機、3C產品等加工需求帶動,預估2020年產值可達69.1億美元。


打造智慧機械之都 大廠設立4.0示範產線

台中精機董事長黃明和日前便宣布,今年6月份於台中精密機械科技創新園區動土興建的上萬坪「V4.0智慧機械專業製造廠」,將以高潔淨、高精密與高節能效益的規格標準進行設計,做為工業4.0的示範生產工廠為目標,含土地、廠房與自歐美日引進最先進的智慧機械製造設備,投入的總金額將高達30億元,為台灣精密機械業近來最大宗的投資案,新廠預計最快在2018年下半年完工投產,主要生產項目包括高階CNC車床、綜合加工機與工業4.0自動化生產線等,年產值擬向60億元大關挑戰。


和大集團董事長沈國榮第一條智慧自動化生產線也將落腳嘉義大埔美園區新廠,強調會是台灣第一條符合工業4.0的汽車零組件生產線,連同廠房設備及土地,共投資約20億元。標榜各生產機台可以自動化連線與檢測,達到「M2M(機械與機械對話)」的功能,並透過機器人簡化及加速各機台的作業程序。讓過去傳統的生產線平均一條約需22名藍領作業員,未來將只需要3個人就夠了;但原本一條產線配置一名高階工程師,則將增至3人。目前已開始裝機,主要設備多由集團另一家高鋒共同研發及生產供應;初期2條智慧自動化產線預計6月投產,並採邊生產邊測試的作業模式,以0.5~1年時間完成測試。


智慧機械國家隊成軍 聚焦6大面向升級

未來透過發展智慧機械,提升台灣精密機械附加價值,並對準航太、汽車產業需求,建立整線輸出能量,建立高階產品及製程整合供應鏈體系。

PMC精密機械研究發展中心計畫企管室副主任詹子奇則表示,精密機械產業既結合資通訊、機電的跨系統整合技術科技產業,屬具有高度產業關聯性、高附加價值的技術密集基礎產業;與全球景氣連動度高,為工業發展支柱。台灣精密機械產業則可歸功於控制器、主軸系統、刀庫系統、進給及定位系統、機台結構、智慧加值軟體等關鍵零組件群聚完整,但自主開發能力還待政府及研究法人協助加強,才能兼顧品質、成本的競爭力打世界盃。


詹子奇進一步分析現今全球機械設備發展趨勢,從市場面來看終端市場需求,汽車零組件、模具產業仍占工具機應用約40%、航太業15%、其他零組件加工約30%。但隨著3C、汽車、航太、能源及生醫5大終端應用領域的新加工零件需求增加,卻正面臨從精密機械向智慧機械轉型的關鍵,以符合未來政策走向,直接生產客戶所需產品,且很容易就能上手操作。


須迎合工業4.0趨勢,以專用、服務化產品搶佔市場;逐漸從單機銷售轉變成為系統化整線整廠Turnkey規劃銷售,營運模式改成群體戰,如日製同級設備硬體價格就比台灣單機售價高4倍。從技術面觀察新材料加工技術,讓複合材料、鎳及鈦合金被廣泛開發與使用,對應到新型態加工方式,以產品同步提升機器價值;整合資訊化、智慧化技術,提升既有技術層級,如高速化、高精度、複合化及多功能化。


針對智慧機械產業未來發展,他認為應聚焦於:1.發展核心技術,輔導廠商開發零組件技術或整機系統;2.國內外跨域合作,包括利用工業合作資源,爭取國際訂單,在國內成立AIM、VIM等聯盟;3.人才培育,整合政府資源,落實產學合作;4.精實管理,建立航太與汽車產業2條精實管理供應鏈,並辦理教育訓練;5.提升產品附加價值,分為單機智慧化或整線銷售;6.產業聚落升級轉型,建立高階產品,並建構製程整合供應鏈。


詹子奇強調,「智慧製造」、「物聯網」是推動生產力4.0必然要件,「機聯網」是物聯網重要一環。台灣工具機及零組件產業基礎穩固、資通訊產業發達,宜面對全球發展趨勢,挑戰更上層樓。未來透過發展智慧機械,提升台灣精密機械附加價值,並對準航太、汽車產業需求,建立整線輸出能量;推動工具機產業與航太及汽車零組件加工業者合作,建立高階產品及製程整合供應鏈體系。


搭載PC+NC架構 晉升高值應用領域

對於工具機常年受外商把持的CNC數控系統,則可藉此晉升高值應用領域契機,擴大導入PC+NC架構。受惠於國際工業4.0潮流,已讓部份歐日系品牌CNC控制器廠開始在機器上新增可連結PC功能,只要按下單鍵就能將控制器螢幕切換成PC畫面。也就是讓工具機廠在CNC控制器的客製化介面中,除了開發人機介面,並利用PC-NC架構的PC開發客製化功能外,還多了CNC+PC的選項,可讓工具機廠(Maker)選擇最適合使用端(User)的模式來開發客製化介面。



圖1 : 東台精機智能戰略方案就像章魚,有2套神經系統、3顆心臟、5億個感測元件與7手8腳。(source:東台精機)
圖1 : 東台精機智能戰略方案就像章魚,有2套神經系統、3顆心臟、5億個感測元件與7手8腳。(source:東台精機)

目前如東台精機集團便積極朝「機聯網」方向規劃,其智能戰略方案就像章魚有2套神經系統、3顆心臟、5億個感測元件與7手8腳。將數控系統(大腦)都賦予NC+PC架構,形成智慧工廠的基本架構,確保未來不再受制於CNC控制器。同時訴求以客戶需求為導向,建置整合性平台,從模擬技術開始到創造智慧產線,乃至智能工廠的數位整合,都是未來發展的方向。除了東台技術應用中心(TTAC)未來將發揮更多功能,2008年推出東台智能製造系統(TIMS-Tongtai Intelligence Manufacturing System),則如心臟,可在多功能複合平台上整合多工序、CNC+機器人+雷射、超音波與積層製造,分為生產管理、智能監控、刀具管理及工件管理4大管理功能,皆是為了協助客戶提升競爭力,與客戶共創雙贏。



圖2 : 工業4.0是製造業趨勢,專用、服務將取代過去的泛用與產品導向思維。(source:EBV)
圖2 : 工業4.0是製造業趨勢,專用、服務將取代過去的泛用與產品導向思維。(source:EBV)

程泰機械所規劃的智慧工廠則能聰明地執行工作、正確蒐集/上傳數據、準確預測故障。商品化軟體共納入G.LINC 350智能化系統,係由高階軟、硬體及自製感測元件,取消不必要功能,讓價格僅須外購感測器1/5,不怕墊高機器售價,上市3年來已賣出百餘套;G.NET II遠端監控系統可供現場上傳資訊到辦公室監督決策、上傳雲端,再經實驗產生Big Data、Apps,解決難切削材等問題;SVI加工模擬系統,能應付訂單變動,預測加工時間及排程;最終加入自動化系統,直接生產客戶所需產品,加工精度、穩定度、效率堪比日、韓。


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