相較於同級(jí)日系CNC數(shù)控系統(tǒng)大廠，三菱電機(jī)邁向工業(yè)4.0前期（2011~2020年

）已先挾其IT優(yōu)勢(shì)推廣e-Factory Alliance理念，尋求落地合作夥伴。如今更可見(jiàn)於驅(qū)動(dòng)數(shù)位優(yōu)化與轉(zhuǎn)型階段（DX）成效，即將與歐系CNC數(shù)控系統(tǒng)大廠並駕其軀，落實(shí)從現(xiàn)場(chǎng)為起點(diǎn)的智慧製造趨勢(shì)。

目前所稱「數(shù)位轉(zhuǎn)型（Digital Transformation；DX）」的概念，其實(shí)最早始於2004年，由瑞典Umeo大學(xué)教授Eric Stoterman倡導(dǎo)，他認(rèn)為：「IoT、AI技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展的結(jié)果，便是為了改變?nèi)藗兩睿梅较蚯斑M(jìn)。」包含利用數(shù)位科技解決現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)問(wèn)題、改變企業(yè)營(yíng)運(yùn)模式，特別是在降低成本、增加顧客忠誠(chéng)度與黏著度，提升消費(fèi)者體驗(yàn)方面。

衍生到了最新的製造業(yè)革命，則是利用新世代科技開創(chuàng)出智慧工廠，但同屬於日系CNC數(shù)控系統(tǒng)大廠三菱電機(jī)（Mitsubishi electric）卻指出，即使如今許多企業(yè)明知工業(yè)4.0的重要性，卻鮮少有能真正實(shí)踐者，主因在於導(dǎo)入智慧工廠會(huì)面臨各種複雜問(wèn)題，讓人不知該從何著手，即是因?yàn)槿鄙倭恕溉说闹R(shí)（Human knowledge）」，也就是創(chuàng)新的來(lái)源。

三菱為此提出的解決方案，則是將之與機(jī)械自動(dòng)化（Machine Automation）、數(shù)位化工程（Digital Engineering）三者結(jié)合，以產(chǎn)生全新價(jià)值與實(shí)用作法來(lái)實(shí)踐智慧工廠，稱之為「e-F@ctory」解決方案，也可說(shuō)是針對(duì)FA設(shè)備的數(shù)位轉(zhuǎn)型，得以全面連結(jié)、支援並大幅改善生產(chǎn)效率，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化價(jià)值鏈，解決從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)改善、工廠營(yíng)運(yùn)到解決經(jīng)營(yíng)管理的難題。

該方案?jìng)S利用以推動(dòng)日本製造業(yè)發(fā)展的「KAIZEN（改善）」為基礎(chǔ)的逐步實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出發(fā)的製造革新，皆經(jīng)過(guò)深入瞭解現(xiàn)場(chǎng)製程，靈活運(yùn)用現(xiàn)有設(shè)備，讓生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到最佳化；系統(tǒng)還能彈性因應(yīng)生產(chǎn)製程的需要，執(zhí)行階段性升級(jí)，讓工廠持續(xù)進(jìn)化。

臺(tái)灣三菱電機(jī)FA事業(yè)部副事業(yè)部長(zhǎng)兼NC製造部部長(zhǎng)溫福生認(rèn)為：「這也要?dú)w功於截至2021年，三菱電機(jī)已擁有長(zhǎng)達(dá)百年的製造經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)技術(shù)。」涵括從宇宙、能源、基礎(chǔ)建設(shè)到家庭電器等多樣事業(yè)領(lǐng)域累積的經(jīng)營(yíng)管理基礎(chǔ)，將隨著業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)型，聚焦於4大領(lǐng)域：生活、工業(yè)、基礎(chǔ)建設(shè)和交通，進(jìn)而整合集團(tuán)內(nèi)外力量，提供全面解決方案，加強(qiáng)技術(shù)與業(yè)務(wù)層面的協(xié)同進(jìn)化。

圖1 : 臺(tái)灣三菱電機(jī)FA事業(yè)部副事業(yè)部長(zhǎng)兼NC製造部部長(zhǎng)溫福生認(rèn)為：「歸功於至今三菱電機(jī)已擁有百年的製造經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)技術(shù)，得以整合集團(tuán)內(nèi)外力量，加強(qiáng)技術(shù)與業(yè)務(wù)層面的協(xié)同進(jìn)化。」（攝影：陳念舜）

三菱強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)前置作業(yè)重要性　推動(dòng)從真實(shí)世界改向網(wǎng)路空間改革

其中在工業(yè)領(lǐng)域，三菱根據(jù)日本經(jīng)產(chǎn)省（經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省）發(fā)表的20220年白皮書，分析現(xiàn)今製造業(yè)需求數(shù)位轉(zhuǎn)型（DX）的背景，主要是為了因應(yīng)製造業(yè)在激烈變動(dòng)時(shí)代須面臨的主要挑戰(zhàn)，包含：中美貿(mào)易磨擦的保護(hù)主義運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地緣政治風(fēng)險(xiǎn)增加；極端氣候變化和自然災(zāi)害、新冠病毒，以及破壞性的技術(shù)創(chuàng)新等。對(duì)此提出的戰(zhàn)略，則須藉著引進(jìn)數(shù)位技術(shù)來(lái)加強(qiáng)企業(yè)轉(zhuǎn)型能力，組織應(yīng)變的動(dòng)態(tài)能力，才能藉此強(qiáng)化設(shè)計(jì)能力和速度、培育數(shù)位人才資源。

溫福生指出：「倘若只是單純採(cǎi)購(gòu)數(shù)位化軟硬體，還稱不上真正的數(shù)位轉(zhuǎn)型，必須將數(shù)位化、數(shù)位優(yōu)化技術(shù)逐步融入企業(yè)的所有領(lǐng)域。」他認(rèn)為，由於產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就已決定88%成本和品質(zhì)，所以製造業(yè)應(yīng)利用虛擬設(shè)計(jì)軟體跨部門整合，才能更快開發(fā)更好、成本更低產(chǎn)品，國(guó)家與企業(yè)應(yīng)積極培養(yǎng)具有數(shù)理、數(shù)位科學(xué)及AI技能變得非常重要！

另依日本經(jīng)濟(jì)團(tuán)體連合會(huì)（經(jīng)團(tuán)連）最新報(bào)告，建議日本製造業(yè)現(xiàn)在該實(shí)施的戰(zhàn)略，是透過(guò)DX加強(qiáng)價(jià)值鏈協(xié)作，利用生產(chǎn)國(guó)特有的技術(shù)能力和專業(yè)知識(shí)，從目前將網(wǎng)路空間數(shù)據(jù)布建到現(xiàn)實(shí)世界的模式，改為將真實(shí)世界的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，用於網(wǎng)路空間改革。

三菱也呼應(yīng)其構(gòu)想，強(qiáng)調(diào)在生產(chǎn)加工現(xiàn)場(chǎng)包含前置準(zhǔn)備工作的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)至為重要，所以於2003年發(fā)表的DX解決方案「e-F@ctory」不只以數(shù)位驅(qū)動(dòng)，而是從現(xiàn)場(chǎng)底層FA設(shè)備為起點(diǎn)，再通過(guò)Edge Computing邊緣運(yùn)算層平臺(tái)「EDGECROSS」加入稼動(dòng)及感測(cè)器情報(bào)後，由下往上延伸建構(gòu)到IT系統(tǒng)層，藉此活用現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)及先進(jìn)技術(shù)，達(dá)成總體生產(chǎn)製造的最佳化。

邊緣運(yùn)算平臺(tái)上下串連　逐步實(shí)現(xiàn)智慧製造

目前三菱廠內(nèi)的FA產(chǎn)品，共有：控制器設(shè)備、機(jī)電一體化、邊緣計(jì)算等軟硬體，並將CNC控制器（M80/M800系列），更新為薄型和扁平外觀設(shè)計(jì)、分割畫面的HMI介面，透過(guò)電容式觸控螢?zāi)恢庇^操作，訴求更快、精準(zhǔn)、平順與簡(jiǎn)單；自主開發(fā)CNC專用Gate CPU，強(qiáng)化高速處理能力；以及在NC驅(qū)動(dòng)器之間，通過(guò)更高傳輸速度的光纖通信，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，而實(shí)現(xiàn)高速、高精度加工，將在客戶端使用的生命週期成本降至最低，也為加工現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)無(wú)限可能性和創(chuàng)新價(jià)值。為了透過(guò)FA綜合能力和開放合作，來(lái)提高生產(chǎn)效率，三菱針對(duì)工具機(jī)製造廠商（MTB）、End user提供完整解決方案，包含設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、維護(hù)階段。

在設(shè)備設(shè)計(jì)階段，三菱電機(jī)特別成立e-F@ctory Alliance，現(xiàn)已吸引約1,000家夥伴企業(yè)加入；生產(chǎn)、加工階段支援客戶多種解決方案，於實(shí)際加工前讀取模型，並經(jīng)過(guò)3D模擬快速檢驗(yàn)加工程式、圖形、可視化工件外觀，以防止機(jī)械干涉、提升精修複雜形狀工件的品質(zhì)。自動(dòng)化支援解決方案，則是透過(guò)簡(jiǎn)化機(jī)器人連接解決方案，可直接從CNC數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)單條Ethernet網(wǎng)路線，取代大量I/O連接纜線；以及G-code同步操控機(jī)器人，有效減省學(xué)習(xí)專用PLC編程時(shí)間，或機(jī)器人專用HMI、教導(dǎo)盒等成本。

同時(shí)提出兩大AI應(yīng)用解決方案，其中「熱位移補(bǔ)正」，係基於每部工具機(jī)內(nèi)預(yù)先埋入環(huán)境感測(cè)器，檢測(cè)環(huán)境溫度和機(jī)械操作過(guò)程中的熱量，再經(jīng)AI推估熱位移幅度，交由CNC控制器即時(shí)補(bǔ)正，以免加工精度飄移。「刀具磨損診斷」，則是利用三菱AI軟體「iQ Monozukuri」分析加工良品時(shí)的主軸馬達(dá)負(fù)載與電流變化特徵的大數(shù)據(jù)，可在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)示警，避免刀片折斷或破損；進(jìn)而分析加工缺陷趨勢(shì)及尺寸，立即判斷產(chǎn)品良窳，防止流出不良品；甚至可從刀具磨損狀況，分析其使用壽命並充份應(yīng)用，減少浪費(fèi)成本。

圖2 : 三菱強(qiáng)調(diào)在生產(chǎn)加工現(xiàn)場(chǎng)包含前置準(zhǔn)備工作的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)至為重要，所以於2003年發(fā)表的DX解決方案「e-F@ctory」是從現(xiàn)場(chǎng)底層FA設(shè)備為起點(diǎn)，再通過(guò)邊緣運(yùn)算層平臺(tái)往上延伸到IT層，達(dá)成總體生產(chǎn)製造的最佳化。（source：三菱電機(jī)）

最後於維護(hù)階段，三菱不僅可通過(guò)高速閘道裝置（MELIPC）同步蒐集分析NC、伺服馬達(dá)、感測(cè)器等數(shù)據(jù)，且支援CC-Link、OPC-UA等多種通信網(wǎng)路標(biāo)準(zhǔn)介面，實(shí)現(xiàn)工具機(jī)物聯(lián)網(wǎng)化；接著上傳邊緣運(yùn)算平臺(tái)「Edgecross」分析應(yīng)用，建構(gòu)稼動(dòng)監(jiān)控解決方案「iQ NC Machine Tool Optimizer」，監(jiān)控不同品牌、新舊FA設(shè)備，包含NC/PLC、機(jī)器人的稼動(dòng)率資訊，或刀具和工件異常等，達(dá)成各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可視化及產(chǎn)出報(bào)表。未來(lái)還能透過(guò)AI分析診斷來(lái)預(yù)測(cè)加工時(shí)間，改善現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程及提高生產(chǎn)力；進(jìn)而連結(jié)服務(wù)中心，快速回應(yīng)遠(yuǎn)端診斷結(jié)果。

溫福生進(jìn)一步表示，尤其因?yàn)榕_(tái)灣工具機(jī)產(chǎn)業(yè)約80%外銷，強(qiáng)調(diào)重視使用者需求，設(shè)備製造廠商經(jīng)常須要為了派員出差維修而耗費(fèi)時(shí)間、成本。如今則可利用三菱e-F@ctory的「iQ Care Remote4U」雲(yún)平臺(tái)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從遠(yuǎn)端檢視工具機(jī)和CNC數(shù)控系統(tǒng)狀態(tài)，讓臺(tái)灣工具機(jī)廠商只要取得平臺(tái)許可證，即可無(wú)遠(yuǎn)弗屆為客戶提供遠(yuǎn)距服務(wù)來(lái)提高效率及降低成本，持續(xù)跟進(jìn)軟體定義未來(lái)世界的趨勢(shì)，讓臺(tái)灣廠商藉此開發(fā)高值化軟體，以最佳品質(zhì)和成本，支援加工製造。

海德漢確保無(wú)縫數(shù)位整合　實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)智慧製造

身為最先提出工業(yè)4.0概念的宗主國(guó)，德國(guó)海德漢公司（HEIDENHAIN）數(shù)位工廠總監(jiān)Martin Weickgenannt直接以該公司終端客戶位於捷克的NAFO公司工廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用為例，說(shuō)明海德漢除了扮演供應(yīng)商的角色長(zhǎng)期專注於研發(fā)生產(chǎn)量測(cè)設(shè)備、數(shù)位顯示裝置和CNC控制器，提供生產(chǎn)機(jī)臺(tái)所需各類產(chǎn)品和工具之外，同時(shí)示範(fàn)在該公司數(shù)位監(jiān)控部門及CNC數(shù)控系統(tǒng)最新型態(tài)的技術(shù)應(yīng)用成果。

Martin Weickgenannt表示，該公司向來(lái)致力於開發(fā)製程串聯(lián)與智慧化技術(shù)，期望協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)位化流程，因此設(shè)立的數(shù)位工廠是專門針對(duì)製造業(yè)提供智能軟體與產(chǎn)品服務(wù)的最新業(yè)務(wù)領(lǐng)域，貼近使用者需求而提供全方位解決方案，期望透過(guò)無(wú)縫數(shù)位整合及生產(chǎn)流程自動(dòng)化，為實(shí)踐智慧製造邁向更高層次。

例如在NAFO工廠分為3大部門，其中的「廠務(wù)經(jīng)理」主要負(fù)責(zé)廠務(wù)統(tǒng)籌和管理工作，確保工廠能順利生產(chǎn)、加工金屬零組件；管控成本，規(guī)劃廠內(nèi)須要採(cǎi)購(gòu)機(jī)器、材料、軟硬體工具及聘用員工數(shù)量；提出正確報(bào)價(jià)策略，才能維持利潤(rùn)又不失價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，最後在年終獲利。

「技術(shù)工程師」則負(fù)責(zé)廠內(nèi)所有訂單的製程準(zhǔn)備工作，針對(duì)廠務(wù)經(jīng)理交付的大筆訂單分析現(xiàn)有生產(chǎn)資料，並安排適當(dāng)生產(chǎn)製程，透過(guò)軟體縮短編程時(shí)間。最後促使「機(jī)臺(tái)操作人員」能依正確使用程序，以確保廠房機(jī)臺(tái)運(yùn)行順暢。接下來(lái)才是執(zhí)行零組件加工的最重要任務(wù)，須由團(tuán)隊(duì)攜手合作，完成生產(chǎn)製造流程創(chuàng)造績(jī)效，利用最有效率方式優(yōu)化，生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品。

圖3 : 透過(guò)海德漢PNC數(shù)控系統(tǒng)，以完整硬軟體供應(yīng)商的解決方案提供自動(dòng)化模組系統(tǒng)配套，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工生產(chǎn)程序。（source：storage.googleapis.com）

然而，目前工廠主要遭遇的問(wèn)題便是彼此商務(wù)流程之間的鏈結(jié)缺失，導(dǎo)致效率下滑。Martin Weickgenannt指出，例如廠務(wù)經(jīng)理雖然手握訂單，以規(guī)劃安排所需機(jī)臺(tái)、人力，卻無(wú)法從技術(shù)工程師取得資訊並精準(zhǔn)計(jì)算、預(yù)測(cè)完成訂單所需加工時(shí)間，恐會(huì)影響產(chǎn)品最終價(jià)格、生產(chǎn)週期、稼動(dòng)率等。現(xiàn)今市面上雖有軟體系統(tǒng)力求整合生產(chǎn)製造流程，但大部份工廠運(yùn)作仍無(wú)法有效對(duì)接。

他強(qiáng)調(diào)：「海德漢的願(yuàn)景不只為客戶正在做的事提供產(chǎn)品，而是優(yōu)化製程效率，逐步走向智慧製造趨勢(shì)，藉由整合製程鏈系統(tǒng)達(dá)到生產(chǎn)流程自動(dòng)化！」例如技術(shù)工程師必須負(fù)責(zé)安排產(chǎn)品製程順序，縮短編程設(shè)計(jì)與模擬時(shí)間，以提高整體生產(chǎn)率。

海德漢便為此提供數(shù)位分身（Digital Twins）解決方案，打造可以完美複製廠內(nèi)加工機(jī)臺(tái)的編程工作站，並利用「維護(hù)管理員（Maintenance Manager）」來(lái)協(xié)助業(yè)者維護(hù)高精準(zhǔn)數(shù)位模型、數(shù)據(jù)，創(chuàng)造如臨真實(shí)廠房裡測(cè)試驗(yàn)證的體驗(yàn)環(huán)境。得以在測(cè)試、編程階段，就能完美模擬出最終產(chǎn)品，更精確評(píng)估成本及報(bào)價(jià)，節(jié)省於真實(shí)機(jī)臺(tái)上模擬加工所耗用的作業(yè)時(shí)間，符合廠務(wù)經(jīng)理要求，且不必額外添購(gòu)大量機(jī)臺(tái)；進(jìn)而更簡(jiǎn)易、快速安排產(chǎn)品的製程順序，即時(shí)確認(rèn)生產(chǎn)資訊的正確性。

機(jī)臺(tái)操作人員的任務(wù)便是處理這些訂單，負(fù)責(zé)操作現(xiàn)場(chǎng)機(jī)臺(tái)、設(shè)備，包含車/銑削加工所有模具、零組件製程並確保品質(zhì)，海德漢也提供工程師及操作人員順暢合作的「任務(wù)管理員」解決方案系統(tǒng)化管理人員、機(jī)器、材料，令雙方完美協(xié)調(diào)並統(tǒng)整生產(chǎn)流程，只要先在系統(tǒng)上開立生產(chǎn)工單、排程，就能輕鬆、簡(jiǎn)易靠一鍵完成訂單管理；同時(shí)調(diào)度和追蹤訂單處理狀況，有效率完成車/銑削流程。Martin Weickgenannt指出：「操作人員因此確信所得到的編程可完美運(yùn)作，在製造流程上加工更精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)更順暢，且不會(huì)產(chǎn)生任何衝突；進(jìn)而協(xié)助優(yōu)化效能，以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。」

海德漢願(yuàn)景中的另一項(xiàng)元素，就是讓機(jī)臺(tái)操作人員透過(guò)已行銷多年的「生產(chǎn)監(jiān)控軟體（State Monitor）」集中評(píng)估工具機(jī)資料，能與工程師快速瀏覽機(jī)臺(tái)狀態(tài)及監(jiān)控稼動(dòng)率，在特定時(shí)段採(cǎi)無(wú)人值守機(jī)臺(tái)；同時(shí)鏈結(jié)操作人員與廠務(wù)經(jīng)理間的商務(wù)流程，讓主管得知其表現(xiàn)良好，也提供廠務(wù)經(jīng)理更有效率監(jiān)控機(jī)臺(tái)的自動(dòng)化解決方案。

進(jìn)而透過(guò)海德漢PNC數(shù)控系統(tǒng)，以完整硬軟體供應(yīng)商的解決方案提供自動(dòng)化模組系統(tǒng)配套，並通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)介面直接交換數(shù)位資料，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工生產(chǎn)程序。包含：採(cǎi)取海德漢PNC 610直覺(jué)觸控介面操作，透過(guò)工具機(jī)熟悉的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)元件、相容TNC控制器工具編程和設(shè)定。採(cǎi)開放式系統(tǒng)提供客製化解決方案，輕鬆創(chuàng)建PNC 610使用介面，透過(guò)python輕鬆修改PLC程式；由海德漢服務(wù)部門支援編程，使用「批次處理員（Batch Process Manager)」建立流暢生產(chǎn)製程，提高計(jì)畫和管理工序的靈活性，預(yù)先檢查刀具和工件，及早發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵加工課題。

*刊頭圖（source：assets.new.siemens.com）