第四次工業(yè)革命概念問(wèn)世以來(lái)已達(dá)10年，除了西方先行者德國(guó)西門子公司仍持續(xù)對(duì)外分享其不同階段發(fā)展，如東臺(tái)集團(tuán)等臺(tái)灣積極跟進(jìn)的製造業(yè)者，也正配合軟硬體與法人單位支援，摸索出符合本地產(chǎn)業(yè)獨(dú)具特色的下一個(gè)黃金10年路徑圖。

經(jīng)歷2020年機(jī)械業(yè)景氣低潮席捲過(guò)後，就連今（2021）年臺(tái)北國(guó)際工具機(jī)大展（TIMTOS）也不得不首度改為實(shí)體展延期、線上展照常舉行模式。但臺(tái)灣機(jī)械公會(huì)（TAMI）理事長(zhǎng)柯拔希仍看好今年機(jī)械業(yè)表現(xiàn)，預(yù)估2021年機(jī)械業(yè)出口有機(jī)會(huì)成長(zhǎng)15%，挑戰(zhàn)300億美元，整體訂單能見度達(dá)到今年Q2~Q3。加上受惠於臺(tái)商回臺(tái)投資，帶動(dòng)設(shè)備採(cǎi)購(gòu)需求等擴(kuò)大內(nèi)需市場(chǎng)，使得2020年臺(tái)灣機(jī)械設(shè)備產(chǎn)值仍可望維持臺(tái)幣1.2兆元，其中工具機(jī)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年成長(zhǎng)約20%~30%。倘若未來(lái)在各國(guó)重組在地供應(yīng)鏈、老齡及少子化社會(huì)等智慧化剛性需求歷久彌堅(jiān)的趨勢(shì)下，甚至有機(jī)會(huì)迎來(lái)黃金10年！

柯拔希進(jìn)一步指出，尤其在2020年COVID-19疫情造成口罩設(shè)備之戰(zhàn)發(fā)生前，人們只要購(gòu)買口罩防疫即可，但因?yàn)橐咔閷?dǎo)致各國(guó)紛紛封城、鎖國(guó)後，便開始意識(shí)到「自主供應(yīng)鏈」的重要性，從而引發(fā)各國(guó)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的重視。其次則是中美貿(mào)易戰(zhàn)帶動(dòng)的「第二生產(chǎn)基地」布局，也會(huì)創(chuàng)造一波設(shè)備採(cǎi)購(gòu)需求，包括臺(tái)灣便期盼藉此打造高階先進(jìn)製造中心，不論是在內(nèi)外銷市場(chǎng)，都將為機(jī)械業(yè)帶來(lái)龐大商機(jī)。

圖1 : 2021年2月機(jī)械出口持續(xù)維持成長(zhǎng)力道，較去年同期比成長(zhǎng)16.8%，出口金額達(dá)到20.47億美元，即使受到國(guó)際貨運(yùn)缺艙缺櫃之影響而延後出貨，2月仍然成長(zhǎng)近2成。（source：TAMI）

無(wú)獨(dú)有偶的，就連近年來(lái)兩方常與機(jī)械公會(huì)關(guān)係緊繃的臺(tái)灣電子設(shè)備協(xié)會(huì)（TEEIA），在發(fā)表最新《臺(tái)灣電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)白皮書》，也提出與會(huì)員共創(chuàng)黃金十年為題，期望順利實(shí)現(xiàn)2030年產(chǎn)值破兆目標(biāo)。以及當(dāng)天親自到場(chǎng)恭賀力挺的臺(tái)灣工具機(jī)暨零組件公會(huì)（TMBA）理事長(zhǎng)許文憲，則宣佈正規(guī)劃中的工具機(jī)產(chǎn)業(yè)白皮書，同樣會(huì)以工具機(jī)產(chǎn)業(yè)如何邁向下一個(gè)10年為題，促進(jìn)跨產(chǎn)業(yè)交流，擴(kuò)大影響力，進(jìn)而向政府建言，改善製造業(yè)環(huán)境。此可見得目前臺(tái)灣智慧機(jī)械產(chǎn)業(yè)正逢下一個(gè)10年（2020~2030）轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵元年，並非無(wú)的放矢！

西門子虛擬博覽會(huì)　力促工具機(jī)數(shù)位轉(zhuǎn)型

臺(tái)灣西門子數(shù)位工業(yè)公司（SIEMENS）也趁今年TIMTOS線上展期間舉辦「西門子工具機(jī)虛擬博覽會(huì)」，發(fā)表多款工具機(jī)數(shù)位企業(yè)產(chǎn)品組合的擴(kuò)充功能，如該公司首部數(shù)位原生的工具機(jī)CNC控制器SINUMERIK ONE搭配數(shù)位雙生（Digital Twins）、邊緣運(yùn)算系統(tǒng)SINUMERIK EDGE和雲(yún)平臺(tái)MindSphere等應(yīng)用，力促工具機(jī)產(chǎn)業(yè)邁向下一階段的數(shù)位轉(zhuǎn)型。

臺(tái)灣西門子數(shù)位工業(yè)總經(jīng)理席德塱（Tino Hildebrand）指出，後疫情時(shí)代工具機(jī)產(chǎn)業(yè)面臨了4大挑戰(zhàn)，分別是更彈性化生產(chǎn)（Flexible Production）、更高效能（Performance）、製程最佳化（Process optimization）、新技術(shù)概念（New technological concepts），促使工具機(jī)和CNC數(shù)控系統(tǒng)廠商必須經(jīng)歷快速的數(shù)位化轉(zhuǎn)型與發(fā)展，才足以因應(yīng)上述挑戰(zhàn)。

在這次西門子工具機(jī)虛擬博覽會(huì)則以「工具機(jī)數(shù)位轉(zhuǎn)型，前瞻未來(lái)」為核心，透過(guò)搭建無(wú)縫接軌的軟硬體橋梁，極大化生產(chǎn)效能，完整呈現(xiàn)AI人工智慧、Big data大數(shù)據(jù)、以及Cloud工業(yè)雲(yún)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，打造全新工具機(jī)數(shù)位商業(yè)模式，以持續(xù)協(xié)助臺(tái)灣廠商快速提升加工效能、品質(zhì)與上市時(shí)間。

圖2 : 臺(tái)灣西門子數(shù)位工業(yè)總經(jīng)理席德塱指出，後疫情時(shí)代工具機(jī)產(chǎn)業(yè)面臨了4大挑戰(zhàn)，工具機(jī)和CNC數(shù)控系統(tǒng)廠商必須經(jīng)歷快速的數(shù)位化轉(zhuǎn)型與發(fā)展。（攝影：陳念舜）

其中Digital Twins為執(zhí)行產(chǎn)品生命週期管理（PLM）的重要虛擬平臺(tái)，關(guān)鍵為在開發(fā)機(jī)器前前，便先進(jìn)入虛擬機(jī)臺(tái)環(huán)境模擬、驗(yàn)證，甚至預(yù)測(cè)及最佳化產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，現(xiàn)在還能搭配西門子數(shù)位原生CNC控制器SINUMERIK ONE，具備建立數(shù)位模擬的強(qiáng)大軟、硬體和運(yùn)算速度，讓機(jī)器製造廠商得以建立開發(fā)與機(jī)器製程的完整虛擬化，再透過(guò)虛擬及實(shí)體產(chǎn)品組合間的緊密互動(dòng)，將大幅加快開發(fā)流程、生產(chǎn)製程及上市時(shí)間約30%，同時(shí)維持高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)而預(yù)測(cè)，或?yàn)榭蛻舸驑印Ⅱ?yàn)證機(jī)臺(tái)可否適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境？機(jī)臺(tái)開發(fā)商也可受惠於利用數(shù)位模擬而大幅縮短的調(diào)適時(shí)間，更快速開發(fā)機(jī)器、在虛擬環(huán)境裡試用零件，同時(shí)因?yàn)樵诓皇褂脤?shí)體機(jī)器的情況下進(jìn)行訓(xùn)練，而大幅提升效能！

西門子邊緣運(yùn)算系統(tǒng)SINUMERIK EDGE則能扮演物聯(lián)網(wǎng)和雲(yún)端的關(guān)鍵橋梁，連結(jié)加工機(jī)臺(tái)搭配自家MindSphere雲(yún)平臺(tái)，藉由蒐集機(jī)臺(tái)高頻數(shù)據(jù)操作流程，再經(jīng)過(guò)演算法及人工智慧為機(jī)器效率最佳化；並透過(guò)機(jī)器之間的緊密交流與無(wú)縫溝通，改善和提升工件及加工品質(zhì)、加強(qiáng)製程透明化與最佳化加工程序，以確保生產(chǎn)穩(wěn)定度，使得生產(chǎn)效能極大化！

圖3 : 西門子除了提供數(shù)位原生CNC控制器SINUMERIK ONE，將協(xié)助工具機(jī)業(yè)者大幅加快開發(fā)流程、生產(chǎn)製程及上市時(shí)間，使得生產(chǎn)效能極大化！（souce：西門子）

西門子公司表示，由於CNC工具機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多資訊，包含馬達(dá)切削扭力、溫度等，若能經(jīng)快速反應(yīng)後蒐集並運(yùn)算，將有助於讓客戶開發(fā)許多App應(yīng)用程式加入，落實(shí)智能化生產(chǎn)。該公司同時(shí)提供產(chǎn)品生命週期管理（PLM）在內(nèi)的工業(yè)軟體，可協(xié)助客戶提高生產(chǎn)效能、價(jià)值鏈透明度，以持續(xù)改善製程，充份發(fā)揮設(shè)計(jì)效益。

東臺(tái)擘劃2030年願(yuàn)景　詳列5大階段藍(lán)圖

其中，依臺(tái)灣工具機(jī)大廠東臺(tái)精機(jī)公司（Tongtai）董事長(zhǎng)嚴(yán)瑞雄按照2030年臺(tái)灣科技願(yuàn)景所擘劃的企業(yè)藍(lán)圖，他認(rèn)為無(wú)論從5+2產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新策略，到政府最新推出的6大核心戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，其實(shí)皆可透過(guò)智慧製造為基礎(chǔ)，連結(jié)工具機(jī)車/銑削（減法）製造或金屬積層（加法）製造的完整解決方案，再交由使用者分別依其生產(chǎn)特性，選擇合適的工法來(lái)加工零組件、執(zhí)行工程規(guī)劃和最後生產(chǎn)工作。

市場(chǎng)需求也因此，從過(guò)去少樣大批量產(chǎn)為主，到逐步導(dǎo)入專用生產(chǎn)線機(jī)種，以協(xié)助解決過(guò)去世界工廠採(cǎi)集中生產(chǎn)方式演進(jìn)，直到現(xiàn)今中量、少量多樣生產(chǎn)發(fā)生的種種問(wèn)題，成為近10年推動(dòng)工業(yè)4.0目標(biāo)。但嚴(yán)瑞雄也坦言：「伴隨著智慧製造時(shí)代來(lái)臨，解決客戶的痛點(diǎn)，將如同冰山下的體積更大，而不只是上層淺顯易見的價(jià)格、性能問(wèn)題。」

東臺(tái)精機(jī)除了銷售標(biāo)準(zhǔn)單機(jī)外，讓每位生產(chǎn)者都必須要先瞭解自己每天的例行工作，亟待改善的究竟是生產(chǎn)、製造、管理領(lǐng)域，再分門別類解決跨系統(tǒng)問(wèn)題，以執(zhí)行最佳化改善設(shè)計(jì)，並提高整體設(shè)備效率（OEE）。將各階段目標(biāo)由下而上依序訂為：標(biāo)準(zhǔn)化、模組化、自動(dòng)化、數(shù)位化、智慧化。目前服務(wù)項(xiàng)目還向上衍生至SI，以協(xié)助系統(tǒng)整合機(jī)電設(shè)備、MES等，都是工業(yè)電腦廠商所不及；甚至是納入客戶廠內(nèi)其他品牌、設(shè)備或老舊機(jī)種，都能連結(jié)客戶ERP以提高價(jià)值。

嚴(yán)瑞雄指出：「有別於傳統(tǒng)狹義的自動(dòng)化，只要求自動(dòng)產(chǎn)出成品，或者是不流出、不製造不良品，東臺(tái)精機(jī)最希望實(shí)現(xiàn)的是廣義自動(dòng)化，也就是能自動(dòng)持續(xù)產(chǎn)出良品！」考量現(xiàn)今自動(dòng)化除了可透過(guò)機(jī)器人上下料之外，作業(yè)員本身還須執(zhí)行品檢、去毛邊和補(bǔ)正工作，所以東臺(tái)精機(jī)還會(huì)先經(jīng)過(guò)盤點(diǎn)作業(yè)員個(gè)人能力後，協(xié)助其提高產(chǎn)出。

可針對(duì)客戶廠內(nèi)既有的生產(chǎn)工件，利用東臺(tái)精機(jī)的軟實(shí)力逐一盤點(diǎn)考核人、機(jī)、料、法、環(huán)等項(xiàng)目，並建立統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)，快速導(dǎo)入生產(chǎn)管理機(jī)制；倘若是首次與該公司首次新購(gòu)產(chǎn)線的客戶，還會(huì)從設(shè)計(jì)、製造階段開始規(guī)劃，利用東臺(tái)精機(jī)的軟實(shí)力來(lái)協(xié)助改善、規(guī)劃工程，包辦上下料、工件，以及共用刀具、夾治具交換和防呆設(shè)計(jì)、物流分析等工作，逐步導(dǎo)入自動(dòng)化。黃偉棋強(qiáng)調(diào)：「東臺(tái)精機(jī)最特別的一點(diǎn)是，還會(huì)在客戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、小批量生產(chǎn)，直到可達(dá)成客戶要求的CPK（製程能力指數(shù)）或客製化刀具補(bǔ)正、壽命監(jiān)控等功能驗(yàn)證，才算交貨完成。

圖4 : 東臺(tái)精機(jī)除了銷售標(biāo)準(zhǔn)單機(jī)外，目前服務(wù)項(xiàng)目還向上衍生至SI，以協(xié)助系統(tǒng)整合機(jī)電設(shè)備、MES等，都是工業(yè)電腦廠商所不及。（souce：東臺(tái)精機(jī)）

至於第四階段數(shù)位化、第五階段的智慧化，便需要開始加入大量工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）科技，等到先將設(shè)備資訊可視化及建立分析數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)之後，即可利用設(shè)備連網(wǎng)或人力蒐集的資訊來(lái)協(xié)助管理者，持續(xù)提高生產(chǎn)力。嚴(yán)瑞雄也說(shuō)：「使用者應(yīng)先扎穩(wěn)前面第一～三階段基本功之後，才會(huì)有延續(xù)導(dǎo)入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的可能。」

然而，因?yàn)槊考铱蛻舻膶?shí)力有別，所以東臺(tái)精機(jī)會(huì)先從客戶需求出發(fā)來(lái)檢視解決方案，再逐步引導(dǎo)讓雙方語(yǔ)言同步，透過(guò)整合標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中，取得有用的數(shù)據(jù)來(lái)建模分析，接著再回傳生產(chǎn)線持續(xù)監(jiān)控、最佳化，才能針對(duì)痛點(diǎn)改善。黃偉棋指出，透過(guò)「數(shù)位化」可賦予機(jī)臺(tái)設(shè)備可視化「知」的能力，並搭配多款感測(cè)器蒐集資訊、經(jīng)過(guò)平臺(tái)讓生產(chǎn)資訊可視化等，以協(xié)助客戶針對(duì)生產(chǎn)管理情報(bào)即時(shí)補(bǔ)正，與產(chǎn)品資訊建立關(guān)聯(lián)性，以持續(xù)監(jiān)控並產(chǎn)出良品

等到最後一步「智慧化」，皆已完成建立智慧機(jī)械、智慧產(chǎn)線及資訊流，且得到足夠穩(wěn)定和關(guān)聯(lián)性的生產(chǎn)數(shù)據(jù)之後，即可進(jìn)行分析改善等數(shù)位建模應(yīng)用。但嚴(yán)瑞雄認(rèn)為：「其實(shí)未必每家業(yè)者都必須要邁入第五階段，部份廠商還可能只須要實(shí)現(xiàn)第三、第四階段要求，即有顯著改善。」東臺(tái)精機(jī)現(xiàn)在還準(zhǔn)備了滿漢全席，任君挑選不同菜單，但要先確認(rèn)客戶現(xiàn)況才會(huì)提供。

工研院聯(lián)手軟硬體　展出數(shù)位雙生解決方案

值得一提的是，今年工研院也促進(jìn)東臺(tái)精機(jī)、達(dá)梭系統(tǒng)與成功大學(xué)教授鄭芳田進(jìn)一步合作，在東臺(tái)精機(jī)社內(nèi)展發(fā)表數(shù)位雙生解決方案。達(dá)梭系統(tǒng)臺(tái)灣分公司資深技術(shù)經(jīng)理許欲生表示，該公司雖然身為軟體系統(tǒng)商，但多年來(lái)也持續(xù)協(xié)助傳統(tǒng)中小企業(yè)的工具機(jī)客戶在最短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)部署或利用3DEXPERIENCE平臺(tái)，持續(xù)與硬體系統(tǒng)商ABB、三菱電機(jī)在TIMTOS等重大展會(huì)密切合作。

即使今年TIMTOS改為線上展先行模式，達(dá)梭系統(tǒng)便選擇搭配東臺(tái)精機(jī)五軸加工機(jī)CT350和上下料機(jī)器人、夾治具等自動(dòng)化解決方案、成大全自動(dòng)化型虛擬量測(cè)科技AVM、工研院機(jī)械雲(yún)平臺(tái)VMX，展現(xiàn)四方於Digital Twins發(fā)展成效。其首先由東臺(tái)精機(jī)交付該款五軸機(jī)的3D CAD圖檔模型，再透過(guò)達(dá)梭系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺(tái)的虛擬加工環(huán)境，再經(jīng)AVM即時(shí)線上全檢上傳資訊，或如這次因成本考量而改為上傳到工研院VMX平臺(tái)，同步模擬、驗(yàn)證上下料及加工過(guò)程，不必等到生產(chǎn)完成後才交由客戶QC部門品檢產(chǎn)品、改善CPK。

圖5 : 今年工研院也促進(jìn)東臺(tái)精機(jī)、達(dá)梭系統(tǒng)與成功大學(xué)教授鄭芳田進(jìn)一步整合，在東臺(tái)精機(jī)社內(nèi)展發(fā)表數(shù)位雙生解決方案。（source：達(dá)梭系統(tǒng)）

一旦經(jīng)過(guò)分析有必要改善工法時(shí)，達(dá)梭也會(huì)在虛擬側(cè)同步修改加工路徑或加減速、進(jìn)給率，經(jīng)過(guò)模擬、產(chǎn)生NC-code之後再回饋實(shí)體加工，避免發(fā)生碰撞或夾治具、工件彼此干涉情形，克服AVM只能示警卻無(wú)法解決的缺點(diǎn)。達(dá)梭系統(tǒng)進(jìn)一步表示，除了這次TIMTOS線上展合作範(fàn)例之外，該公司5年來(lái)也已陸續(xù)配合工業(yè)局、工研院協(xié)助臺(tái)灣共20家機(jī)械業(yè)者，完整共500部設(shè)備導(dǎo)入SMB聯(lián)網(wǎng)，全力支援開發(fā)刀具顫振抑制/進(jìn)給優(yōu)化/磨耗監(jiān)控、ERP、MES、IOT資訊整合/戰(zhàn)情平臺(tái)等智慧機(jī)械應(yīng)用成果。

**刊頭圖（source：online.timtos.com.tw）