要认识CNC，那就必须从NC开始。 NC是「Numerical Control」的缩写，中文翻译为数值控制，因为是Numerical，清楚表明是使用数值来控制机械和设备的作动，并透过一些简单的数位控制元件来达成，例如计数器和温度计等。它的出现，就是为了取代手动控制的方式。

所以在NC数值控制的时代，是采用数值来控制，并非是目前的数位化概念。此时，也已经开始使用初步的电脑计算机工具，用来编程与设计切削工具机的路径，会利用字母（Letter）、数字（Number）及符号（Symbol）等数值资料，编写成加工指令，用来控制机器的运转与动作，这些指令就被称为加工程式或数控程式（NC Program）。

从NC到CNC 电脑带来自动化变革

NC数值控制的起源约是在1940年代的美国，当时由于美国空军要生产直升机螺旋桨，需要大量的精密加工。于是委托民间机械工程师进行相关的研发。到了1949年，麻省理工学院接受美国空军的委托，开始研究数值控制，并与当时的Parsons公司合作，全力发展轮廓切削铣床的技术。没多久，第一台数值控制工作母机就问世了（1950年代）。

而有了在切削铣床的成功经验，数值控制技术也开始被广泛的运用在其他的金属加工领域，同时技术也不断的被改良。

进入1970年代，半导体技术迅速的发展，计算机（个人电脑）也开始大规模进入消费者与商业市场，新型态的微控制处理晶片更被运用到NC机台中，至此，工具机的功能也更加的强大，各种多轴加工机台也陆续诞生，应用的加工领域也更加宽广，于是CNC（Computer Numerical Control）的概念逐渐生成。

图1 : 图为1962年时一部美国NC工具机台，此时并没有现在的电脑控制单元。（source: wimb.net）

到了CNC的时代，加工制造的流程已经有所不同。由于电脑的运用，加工设计的流程已转为更全面的数位化形式，它透过电脑先将指令与加工作动编辑完成，之后再传送到自动化工具机进行加工。现行多数的工具机都已采用CNC机制，且电脑不仅在设计端就介入，同时也扮演整合控制与生产的角色。

而随着电脑技术与应用的持续进步，更复杂的工件设计与制作也得以实现，尤其是CAD与CAM的应用，更进一步强化了CNC工具机整体的生产制造能力。这些软体不仅可以进行工件的设计，也能运算各种加工过程中的移动指令，并透过工具机的电脑控制系统，将这些数位化的指令传递到加工机具中，并对马达与各种驱动系统进行细致与精确的控制，实现所谓的精密加工，甚至是更先进的超精密加工。

然而加工技术演化的脚步从未停歇，目前成熟的CNC技术也并非是其最终的完成式，特别是在大数据与物联网技术加入后，CNC加工也进入了新的转折，一个以工业4.0为基础的智慧制造时代。

生产力4.0 台湾CNC进阶智慧机械

至于台湾，CNC的发展约与全球的进度相当，但萌芽期约在1980年代，此时已有多家的机械厂陆续推出CNC机台，而工研院和部分业者也开始进行自有的CNC控制器的研发，专注于发展自有技术的产品。而随着马达技术的提升，台湾约在2010年代就完整具备关键元件的自制能力，并成为世界主要的机具出口国之一。

毫无疑问，智慧制造是CNC系统的下一个大趋势，也是目前的正在进行式。对此，台湾的产官学界也已制定了相关的政策与方针，期望协助产业界能够尽早因应，抓住这波变革，提升台湾工具机产业的竞争力。

而与CNC数控相关的产业技术，目前是被规划在「生产力4.0 科技发展策略」中，该策略由行政院科技会报办公室所推动，为一项跨部会、跨产业的产业策略，涉及的部会包含：经济部、科技部、教育部、农委会、卫福部、劳动部等。

依据科技会报办公室的政策资料，台湾选择进行生产力4.0 科技发展策略，主要是基于两项趋势，一个是全球智慧科技发展；一是人口老化的劳动力递减。科技会报办公室指出，目前美、日、中、德，全球工业领先的国家都正积极推动智慧制造的技术，以快速反应市场需求；其次，长期就业人口数下降已是先进国家的必然趋势，因此智慧制造技术是因应此危机的重要手段。

细究此发展策略的内容与脉络，则它是依据行政院所推动的「智慧型自动化产业发展方案」为基础，进一步整合商业自动化与农业科技化，以期能够从目前的生产力3.0（知识密集），迈向生产力4.0（智慧密集），以因应高龄化社会工作人口递减的劳动需求。 （1.0为劳力密集，2.0为技术密集）

图2 : 台湾生产力4.0 科技发展策略，进一步整合商业自动化与农业科技化，以期能够从目前的生产力3.0（知识密集），迈向生产力4.0（智慧密集）。

结合物联网与大数据 CNC系统迎来新转折

其发展的重点有三，一是技术的发展，要在台湾既有电子、资讯及通讯等既有的技术优势上，透过整合感测器、通讯网路与运算力，把计算、通讯与控制的功能用在制造业、农业等应用领域上；第二则是推动台湾中小企业的产业转型；三是培养新兴的智慧应用人力，培育具备智慧控制与管理能力的新一代未来人才。

而最关键的，当然是为首的技术发展，而具体所涉及的技术，则是以大数据、物联网与智慧工厂为核心，而CNC数控则是所谓的「智慧机械」的范畴，它就一种结合感测器、物联网与大数据的加工制造技术，它是发展智慧生产不可或缺的环节。

以目前的技术发展来说，一部具备「智慧」的CNC数控系统与机台，一定要能够整合开发端的CAD数位设计软体，能够直接从软体端就完成机器的建模与加工路径，以加快加工制造的流程，同时也增加客制化生产的弹性与程度。这也是把开发设计整合至制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）里，

第二点，CNC数控系统与机台要具备更高程度的加工生产能力，透过先进的数位控制器与更精准的马达和螺杆的性能，来达到更多轴与多面向的制造可能，进而实现高速与高精度的切削与加工生产。此外，可视化的加工预览，以及自动化智能回馈和调教也是重要辅助项目。

第三点，CNC机具要拥有智慧监控与线上检测的功能，它透过运用更多的感测器来强化加工的品质与运行安全，能够提供精确且高准度的施工数据，同时也能检测机台本身机件的寿命情况，达成预诊维修的目标，进而优化厂房稼动率与整体的产能。

图3 : 目前所谓的智慧型CNC数控，是一种结合感测器、物联网与大数据的加工制造技术，它能带来更隹的加工性能与精准度，且还具有自我诊断的功能。

结语

CNC系统正站在另一波转型的势头上，尤其在全球工业4.0趋势的推动下， CNC业者势必要跳脱传统的应用框架，整合物联网与人工智慧等技术，往上往下进一步延伸其市场的范畴，朝智慧机械与智慧制造的目标前进。

而这个发展并不是单一业者所能实现，将有赖整体的供应链才能达成，因其是一项整合资讯、电子与机械的跨领域应用，里头包含了关键元件的研发、先进电子系统的整合、全面性的物联网布建，更重要的，则是市场应用思维的转变，而这一切都有赖整体产官学研的共同投入，才能让台湾的工具机产业站稳转型的脚步，并进一步提升国际的竞争力。

**刊头图(source: wiki)