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厚植台製CNC軟硬實力
化經濟瓶頸危機為轉機
[作者 陳念舜]   2022年04月28日 星期四 瀏覽人次: [3261]

即使近年來國內外經濟環境先後面臨俄烏戰火、Omicron疫情衝擊,但根據最新統計今年1~3月台灣出口產業傳統淡季,機械業仍較去年成長15.4%。唯一成為隱憂的是,由於國際經濟仍受通膨、供應鏈瓶頸等因素干擾,恐將不利於高度仰賴進口CNC數控系統的工具機產業長遠獲利,更該趁此時厚植軟硬體實力、培育人才,化危機為轉機。


根據台灣機械工業同業公會(TAMI)最新公布今(2022)年1~3月出口值名列前茅機種,除了前3名仍依序為電子設備、檢量測設備、動力傳動件、工具機之外,最特別的是今年3月台灣控制器出口金額達1.86億美元排名第五,成長184.4%;1~3月控制器累計出口4.67億美元,成長達179.1%,持續表現亮眼,顯示目前控制器交期雖久,但產業搶貨與備貨期拉長的情勢不變。


且因為俄烏戰爭持續影響全球經濟,包括能源與原物料價格因此劇烈上揚,帶動全球通貨膨脹情形更為嚴重。新台幣匯率雖然受到美元轉強影響回貶,卻仍不及日圓貶幅,恐將不利於台灣工具機產業進口CNC數控系統組裝,再出口到國際市場競爭力。


機械公會秘書長許文通便指出:「目前台灣控制器廠商主要受惠於現今全球製造業爆發缺料、漲價潮,為原本非一線大廠帶來許多商機。加上零組件廠商競爭力又相對優於供應鏈漫長的整機製造廠商,日後若能厚植軟硬體實力、培育人才而站穩市場,將可望化危機為轉機。」



圖1 : 今年1~3月台灣出口傳統淡季的控制器出口金額持續表現亮眼,顯示目前控制器交期雖久,但產業搶貨與備貨期拉長的情勢不變。(source:TAMI)
圖1 : 今年1~3月台灣出口傳統淡季的控制器出口金額持續表現亮眼,顯示目前控制器交期雖久,但產業搶貨與備貨期拉長的情勢不變。(source:TAMI)

台達整合雲地互聯 促進智造無限

在今年TIMTOS x TMTS 2022期間,台達因為觀察到現今工具機產業朝向智能製造發展的趨勢,也發揮自身工控產品涵蓋軟、硬體的優勢,以「雲地互聯 智造無限」為主題,分別聚焦於「智能加工解決方案x設備聯網」、「CNC行業應用x相關應用」、「智能機台」3大主題範疇,展現未來智能加工樣貌。


其中在「智能加工解決方案x設備聯網」展區,為了協助製造業者提高生產力,或實現少量多樣的生產模式,而整合物聯網、大數據與虛實整合系統(Cyber-physical System;CPS)與精益管理等智能技術,一站打造具備CNC智能產線架構的智能加工解決方案,貫穿地端設備、邊緣資料收集到雲端監控與分析系統,賦予設備智能化的能力。


透過台達工業級網管型乙太網路交換器DVS系列,組建具高階高速多環網備援技術ONE RING PLUS的環狀網路,將地端的智能車床、加工中心機與磨床等,經由設備聯網平台DIALink串連至IT層,再結合製造管理平台DIAMMP、能源管理平台DIAEnergie與廠務管理平台DIAView,提供管理者圖像化,且可助於決策制定的有用資訊。


同時結合台達在工具機領域深耕逾10載的豐碩經驗與客戶回饋,從行業實際應用出發,針對進階加工高精高速、一機多工以及五軸加工的成長需求,首度公開硬體架構與運算能力全面升級,兼備自主整合多軸多通道、旋轉刀具尖點控制(Rotation Tool Center Point;RTCP)技術的全新高性能泛用型NC5系列CNC控制器,布局完整架構的產品解決方案,可為用戶實現高精、高速、高光潔表面加工,滿足關鍵品質指標。


台達機電事業群總經理劉佳容表示:「CNC數控系統是精密製造的關鍵核心之一,近年來伴隨智能製造概念興起,工具機領域也紛紛將目光投向智能機械,帶動機台聯網成為大勢所趨。」



圖2 : 台達在TIMTOS x TMTS 2022期間展出新世代NC5系列CNC控制器,同時也以其為核心,串聯台達豐富產品而提出各式智能解決方案。(source:台達)
圖2 : 台達在TIMTOS x TMTS 2022期間展出新世代NC5系列CNC控制器,同時也以其為核心,串聯台達豐富產品而提出各式智能解決方案。(source:台達)

台達也趁機展示該如何利用軟體定義硬體價值,整合工具機產業專用3D CAD/CAM軟體,於NC5系列簡化繁複操作,加速用戶導入並降低人員培訓資源。針對工業機器人整合方案,則可搭配機器人模擬整合平台DRASimuCAD,事前模擬評估並自動生成加工路徑,縮短編程時間,提高效益。針對遠端連線需求,NC5系列現也支援VNC與FTP協議,可使用手機、平版等行動裝置遠端操控或傳輸檔案,隨時隨地管理加工作業。


進而推出「多通道智能工具機解決方案」,採用控制響應、前瞻預覽與運算性能全面升級的新品OPEN CNC控制器NC50E,藉此實現車床、鑽孔/攻牙、雕銑與機器人四工位同時控制,藉著「一機多工」自主整合能力,滿足智造趨勢下的進階應用與需求。針對基礎需求的客戶,台達則提供NC3系列CNC控制器,基於DMCNET高速通訊運動控制串聯,並以Remote I/O整合高速串聯光耦合型I/O NC-EIO。


於「CNC行業應用x相關應用」展區,展示台達擁有同時控制機械加工與垂直多關節機器人的能力,透過旋轉刀具尖點控制RTCP功能進行五軸加工;以及具備優異的擴充彈性,內建雙Ethernet與RS485介面,支援多樣化通訊協議、API函式庫,兼顧內外網應用,以及整合或對接智能產線平台。台達也發表其在車床、木工開料、鋁型材加工,以及車、銑、鑽、取多工位同步加工等不同產業應用。


尤其是面對產業空間與人力挑戰,高效加工設備已成為機械業者突破困境的共同需求,可以一次加工複雜工件的五軸加工設備,更是備受工具機領域關注的重要解決方案。台達在「智能機台」展區,展出了與機械業者攜手合作的動態機台。


包括在達奈美克公司的五軸加工中心機,以台達推出的新款OPEN CNC控制器NC50E為核心,不僅可實現同時控制多通道運行的「一機多工」模式,並搭配台達最大負載達12kg、最大工作半徑1,400mm的新款垂直多關節機器人DRVA4LC進行自動上下料,滿足高負載、大行程等多元搬運應用;具備五軸加工必不可少的旋轉刀具尖點控制RTCP功能,一次裝夾即可完成高精高速五面複雜加工。


同時發表友嘉集團旗下勝傑工業的車銑複合,以及?程科技的平面磨床,分別採用台達新款CNC觸控顯示器 NC-MOT系列,方案支援圖形化對話式編程,毋須編輯G碼程式即可輕鬆操作機台,管理加工工法。


還有另一款重要加工機械「伺服壓床」解決方案,強調所有關鍵零組件皆為台達自行研發製造,並透過多元控制模式來精準控制不同製程所需壓力,即時監控並判斷壓合結果,相關數據還可保存追溯,以協助業者持續優化生產品質。


經濟部促自製五軸加工控制解決方案 支援軟硬體創造逾50億產值

圖3 : 經濟部技術處運用科技專案整合法人單位,共同發表自製高階五軸加工機的CNC控制器、感測器、智慧機械雲等28項技術,產值超過50億元。(攝影:陳念舜)
圖3 : 經濟部技術處運用科技專案整合法人單位,共同發表自製高階五軸加工機的CNC控制器、感測器、智慧機械雲等28項技術,產值超過50億元。(攝影:陳念舜)

經濟部技術處處長邱求慧也表示:「工具機領域的控制器就像工具機的大腦,但目前台灣高階工具機控制器長期高度仰賴德國和日本等國家進口、自主能力仍偏低。」因此經濟部技術處運用科技專案整合工研院、精密機械發展中心、金屬中心等法人單位,在今年TIMTOS x TMTS共同發表自製高階五軸加工機的CNC控制器、感測器、智慧機械雲等28項技術。


至今已技轉超過30家台灣工具機廠商,逾500台完成終端加工驗證,應用範圍可從百萬元等級的二軸車床、三軸銑床,直到千萬元等級的大型五軸同動及多軸車銑複合加工機等高階機種,並促成台灣3家控制器廠商年產量高達8-10萬套,產值超過50億元。


其中「高階智能五軸加工控制解決方案」,係因應現今五軸加工機可針對3D空間的任一平面和曲面進行複合加工,比起其他加工機加工樣態多、加工效率更高,惟其控制器等關鍵零組件技術仍掌握在歐日大廠手上,期盼能藉此提升台灣控制器技術自主能力,節省約50%電控組件成本,並大幅縮短交貨時間,有助工具機產業加強市場競爭力。


該方案經由高速全數位通訊介面EtherCAT連結硬體零組件,支援兩軸搖籃、動頭及混合式等五軸控制構型,且可量測旋轉軸機構偏差量與補償,以提高加工精度;實現Done in one,以減少工件換模上下料設置誤差與時間。進而開放彈性整合第三方客製化軟體,簡化開發及模組化流程,導入機械雲金屬切削設備的自主照護、製程優化等智慧應用服務模組APP,藉數位轉型提高服務營收。


歐日系CNC數控系統 協助工具機上下游厚植競爭力


圖4 : 歐日系CNC數控系統大廠,也因應國際通膨與供應鏈瓶頸,更深入與工具機產業鏈上下游業者連結協作,藉以符合其軟硬體需求;進而協助培育人才,共創數位轉型價值。(source: www.plant.ca)
圖4 : 歐日系CNC數控系統大廠,也因應國際通膨與供應鏈瓶頸,更深入與工具機產業鏈上下游業者連結協作,藉以符合其軟硬體需求;進而協助培育人才,共創數位轉型價值。(source: www.plant.ca)

至於目前仍為台灣工具機產業主流的歐日系CNC數控系統大廠,也因應國際通膨與供應鏈瓶頸,更深入與產業鏈上下游的整機製造廠(Maker)、終端加工業者(End user)連結協作,藉以提供最適合價格,符合其軟硬體解決方案需求;進而協助培育人才,共創數位轉型價值。


台灣三菱電機進一步指出,目前原物料、晶片短缺及運費上漲的問題雖仍存在於控制器部品的生產供應鍵中,交期尚未能恢復到疫情爆發前的正常水準,成本壓力也一直存在及累積。但為了能較快速提供台灣工具機客戶控制器部品,已於先前計畫性提早及擴大對日本三菱電機的控制器採購量來因應,並持續追蹤及跟催部品交期,致力滿足工具機客戶的生產排程,提供最適宜的價格方案,協助其順利組裝出貨。


此外,雖然現仍以NC平台上的IPC環境單機執行的App平台開發為主,三菱電機也積極參與工研院機械雲合作,並針對平台的相容性研究,除了一部分在日本開發完成的AP須再調整修改,另一部分在台灣現地開發者,例如其推廣於大學舉辦各種App競賽所開發的軟體,或是自家開發的售服APP等軟體,都會在今後逐步檢討,並迎合市場需要的AR/VR/MR、Digital Twin、Remote Service應用等趨勢。


自從2019年開始籌辦智能化App創意開發競賽以來,三菱電機已投入大量人力及物力,用於培育機械App的研發人才,期望藉此增加產業界與學術界的互動。至今募集參與的初賽隊伍皆超過30隊,加上第二屆新增4所大學,共有20所大學參與,對於機械產業的單機智慧化App開發推廣成果豐碩。預計將在今年8月進行最終決賽的頒獎典禮上,也會邀請機械製造廠一起參與及分享現場經驗,使理論與實務、產業與學術可以有更深入的連結,持續為台灣智慧機械產業注入新動能。


西門子公司表示,因應近幾年來受到國際通膨因素與疫情衝擊,CNC數控系統也難免受到晶片、塞港等供應鏈瓶頸,而影響交期及成本,並分別依其生產基地與IC、伺服馬達等關鍵零組件的成本架構有別調整,以符合客戶需求。


今年西門子更特別強調將其行之有年的數位雙胞胎(Digital Twins)效益,與台灣工具機製造廠、終端加工業者等不同領域客戶的價值深度整合協作,將更容易展現其數位轉型成果,以持續協助產業加倍提升加工效能、品質與縮短上市時間。


海德漢公司則考量到廣大的台灣工具機產業除了面臨交期與成本挑戰之外,還要加上近年來因新台幣匯率走強,導致匯兌損失常高達12%以上,又少了其他競爭對手可享有的自由貿易協定(FTA)零關稅優惠等,都讓台廠應接不暇。


因此,海德漢不僅讓台灣工具機客戶在去年便預下2022年的訂單以維持舊價,促使大多數工具機廠幾乎都將2022年的訂單預下至80~90%,並導入海德漢控制器相當多的智慧功能及新一代驅動器Gen3,以提升台廠設備效能、可靠度與穩定性,而增加更多競爭優勢。


同時提供新一代互動式培訓軟體(HEIDENHAIN Interactive Training;HIT),包含3大模組:互動式教學軟體、教學練習簿與程式設計站,結合理論導引與實務練習,開創了一個嶄新學習控制器的方式及培訓系統,不僅適合培訓初學者,也可協助進階使用者更加熟悉海德漢的許多功能。


在互動式學習過程中,海德漢提供操作和測驗等許多學習模組,以協助使用者評估學習進度及成效,藉以持續檢視所學習的內容是否有效吸收。包括互動培訓對話式編程和DIN/ISO編程,可提供許多關於CNC工具機、組成元件和程式編寫的重要觀念,與必要的技術基礎知識,以利初學者,或是沒有相關知識背景的人員輕鬆完成整套學習過程。


另有互動培訓傾斜面加工3+2這套更進階的學習模組套件,是在學員建立完整的海德漢對話式編程能力後,再加入了關於傾斜工作面操作,以及PLANE功能程式編寫的知識和技巧。


**刊頭照((source: skillsweek.wdasec.gov.tw)


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