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創建工具機生態系價值鏈
掌握產業AI化終端需求

【作者: 陳念舜】   2025年03月07日 星期五

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為分散總體經濟受到關稅衝擊的風險,近來除了法人單位呼籲政府,應強化半導體、人工智慧(AI)與傳統產業鏈結、擴散以提升競爭力。同時期許台灣工具機產業能積極開拓半導體、機器人等終端創新應用領域加乘效益,共同創造最大市場價值突圍。


根據工研院IEK機械與系統研究組副研究員劉東昇最新分析,現今台灣工具產業的廠商家數約為1,935家,其中占95%皆屬於中小企業,研發占營收比重約1.6%、平均毛利率約3.6%。雖然優勢在於供應鏈極具靈活性與多樣性,以及具備高性價比與出貨快速特色,適合少量多樣的急單客戶。


但劣勢為各家產品同質性高,包括控制器、主軸等關鍵零組件自製率較低。面對現今高階工具機市場以歐日系客戶為主,中低階機種則是出口到中國大陸、東南亞,產業附加價值率低,未來勢必要更積極投資東南亞生產基地,以開發潛力市場。


即使台灣上市的工具機指標業者附加價值率約為24.8%,還遠低於日、歐、美系品牌大廠,依序為:Brother(43.2%)、HERMLE(39.2%)、DMG MORI(37.3%)、OKUMA(32.7%)、HURCO(24.7%),利用投資開發如AI數位、減碳永續等雙軸轉型的技術趨勢,來提升工具機附加價值。


基於目前AI賦能百工百業、數位轉型與永續發展,將是台灣工具機產業升級的核心驅動力。台灣工具機暨零組件公會(TMBA)正積極整合產業知識,通過知識管理系統化,建立工具機產業AI智能知識庫平台,以提供業者即時且準確的資訊,解決產業痛點、優化市場布局。期盼藉此獲得政策支持平台的開發與推廣,並結合產官學研各方資源,協助工具機產業邁向全面智能化。


進而鎖定關鍵應用產業,加速產品、零組件與Turnkey解決方案創新,發展工具機生態系價值鏈,用來加速AI基礎建設、機器人落地應用等高階五軸、研磨、複合加工需求;並透過建立共通平台與共享資源等策略,強化產業鏈合作。


表一 台灣工具機業者應用/開發AI技術與應用目的(source:工研院產科國際所)

廠商

技術/產品

應用目的

友嘉集團

AI應用服務器

零組件自動健康偵測、稼動率管理、機台產能優化

台中精機

主軸AI熱變位補償技術

提供全轉速域補償,以增進加工品質

AI預診系統

解決在產線上對於刀具的使用狀態等未知問題

百德機械

AI智慧Mr.Q模組

自動生成投入生產前所需要執行的一切程序;

允許使用者以問答方式,查詢機台狀態及參數設定

東台精機

KNEO 300邊緣AI解決方案

提供各式各樣需要運算場合,即時處理資料與機密安全性


工具機打造Turnkey solution 智慧軟硬體功能全AI化

其中東台精機為台灣少數強調從專用機起家,以生產加工汽機車零組件為主的車/銑床等金屬切削機種為主,近年來更逐步發展出Turnkey sloution,提供為客戶規劃加工專用夾/治具、機器人等系統整合能力,並扮演工業醫生的角色,協助客戶「持續自動化產出良品」。


除了在邁向工業4.0路途中,陸續融入CPS虛實整合、AI人工智慧等軟硬體平台技術,符合「智機產業化」趨勢。在近年來也推出多款智能軟體、平台,可透過機台本身與多種感測器的運用,協助操作者掌握加工中的諸多數據;並搭載友善操作者介面,讓生產管理更直觀。


東台精機應用部經理林文旺表示,該公司預計在今年TIMTOS展出所有智慧軟體,都要實現AI化落地,並導入不同產業應用,包含既有「鑑別式」AI解決方案,涵括:智慧刀把、機內自動斷屑等功能,進而更精準實現結果,縮減使用者學習時間和成本。


進而延伸到半導體業的許多非金屬零件、耗材加工所需難切削材解決方案,通常具備用刀具換取效率的特性,因此必須以AI針對不同材質特性,設定上下限,從而依切削條件,快速選擇如超音波、雷射、積層製造等合適刀具、工法,以提升效率、延長刀具壽命,協助客戶製程升級。


此外,東台也在2024年開始導入由耐能智慧公司提供的邊緣AI解決方案,不僅能透過機器視覺技術來提升產品品質控制、優化生產流程,以強化設備的維護效率和安全性。可以在實際製造的應用場景上,經由即時分析來自感測器的數據,自動調整機器設置以保持最佳的生產狀態,或者識別出潛在的缺陷,從而減少廢品率。


且因為邊緣AI將大幅減少了將數據傳輸到遠端伺服器的時間延遲,從而加快了應答的速度,對於機械應用的專業化解答,諮詢,糾錯,都有機會實現與人類的自然語言交流溝通。未來除了可將生成式AI應用於客服,協助解說公司產品特性和售後服務;甚至開始融入東台內部專業知識、老師傅經驗等資料,用於訓練模型、建構知識管理平台,供應內部設計研發部門,甚至可協助客戶建立、訓練自家生成式AI模型。



圖一 : 東台在2024年開始導入由耐能智慧公司提供的邊緣AI解決方案,可以在實際製造的應用場景上,減少廢品率。(攝影:陳念舜)
圖一 : 東台在2024年開始導入由耐能智慧公司提供的邊緣AI解決方案,可以在實際製造的應用場景上,減少廢品率。(攝影:陳念舜)

五軸加工機擴大應用 突破AI控制器LLM建模瓶頸

目前率先導入生成式AI應用的五軸工具機大廠百德機械,則預計在今年TIMTOS展出新版Mr.Q功能,擴大於不同品牌的CNC控制器應用,協助單機使用者操作生產、故障排除;再經過iPad直接連結到後台AI,可透過Line或外部連結,持續監控設備稼動率、加工狀態等。甚至於機台加工中監測馬達電流變化,提早發現異常;兼顧在加工後的AOI自動光學檢測,提高產品良率。


避免因受限於現今工具機主流的CNC控制器還是有許多封閉資訊,於AI應用功能不如NVIDIA訓練平台強大;或是如百德旗下英國子公司Winbro的放電/雷射加工機,採用PC-based控制器,可自行掌握核心程式碼(source code),更容易與AI結合。


而且與東海大學合作開發出成功應用在工具機的AI孿生(AI Twin)技術,係基於生成式AI與大語言模型(Large Language Model;LLM)的創新應用,以突破在建構LLM過程中瓶頸,成為工具機的第二個大腦。


藉此提供使用者更口語化、自然語言對答的即時互動,無論是操作指導、設定調整或故障排除,工具機都能快速應對,提供精準的解答與建議;並結合工具機使用經驗及安全要點,不僅提升使用者的操作體驗,更有效減少操作錯誤與維修時間,提升生產效能。


現正處於建立全系列機種資料庫階段,待建構API、通過I/O埠取得製程資料上傳後,選擇鍵盤或語音介面操作,進行自我訓練;再經由Mr.Q協助,主動判定及智能解析,判斷執行程序是否正確或縮短週期時間,未來將會先從台灣廠商開始,再逐步開放國外經銷商透過部份後台資料庫測試。



圖二 : 百德機械則預計在今年TIMTOS展出新版Mr.Q功能,擴大於不同品牌的CNC控制器應用,協助單機使用者操作生產、故障排除。(攝影:陳念舜)
圖二 : 百德機械則預計在今年TIMTOS展出新版Mr.Q功能,擴大於不同品牌的CNC控制器應用,協助單機使用者操作生產、故障排除。(攝影:陳念舜)

看好人形機器人商機 工具機大廠可推進加速商用化

值得一提的是,對於目前AI與人型機器人在終端應用的熱門題材,東台集團董事長嚴瑞雄也依他觀察,近年來每逢NVIDIA執行長黃仁勳演講背後成排站立的人形機器人品牌可見,幾乎都由歐美大廠挾資本市場優勢或大陸舉國之力推動。


台廠則可從關鍵零組件生產製造與技術合作著手,包含所需行星滾柱螺桿、諧波式減速機等結構件皆可與傳統工業機器人並用,經過工具機加工,也需要載台加以整合。後續應用情景,則可參考目前由FANUC、YASKAWA、ABB、KUKA大家族主導的模式,分別以機器人組裝為主,或以工具機為核心,導入機器人用於輔助加工、自動上下料。


尤其因工具機產業正面臨上/下料作業缺工困境,便希望能將機器人視為標配,分別依綜合加工中心機、車床加工時間長短不一的上/下料需求,於研發結構時納入考量,再由業界集思廣益整合軟硬體介面,甚至發展出人形機器人的公版設計,這也是台灣關鍵零組件廠商的契機。嚴瑞雄說:「依目前人形機器人單價成本計算,可能須在市場可接受的2萬元美金價格數字後加一個零,形成能否加速商用化的最大挑戰,也是台灣關鍵元件可扮演的重要角色。」


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