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厚植台制CNC软硬实力
化经济瓶颈危机为转机
[作者 陳念舜]   2022年04月28日 星期四 浏览人次: [3258]

即使近年来国内外经济环境先後面临俄乌战火、Omicron疫情冲击,但根据最新统计今年1~3月台湾出囗产业传统淡季,机械业仍较去年成长15.4%。唯一成为隐??的是,由於国际经济仍受通膨、供应链瓶颈等因素干扰,恐将不利於高度仰赖进囗CNC数控系统的工具机产业长远获利,更该趁此时厚植软硬体实力、培育人才,化危机为转机。


根据台湾机械工业同业公会(TAMI)最新公布今(2022)年1~3月出囗值名列前茅机种,除了前3名仍依序为电子设备、检量测设备、动力传动件、工具机之外,最特别的是今年3月台湾控制器出囗金额达1.86亿美元排名第五,成长184.4%;1~3月控制器累计出囗4.67亿美元,成长达179.1%,持续表现亮眼,显示目前控制器交期虽久,但产业抢货与备货期拉长的情势不变。


且因为俄乌战争持续影响全球经济,包括能源与原物料价格因此剧烈上扬,带动全球通货膨胀情形更为严重。新台币汇率虽然受到美元转强影响回贬,却仍不及日圆贬幅,恐将不利於台湾工具机产业进囗CNC数控系统组装,再出囗到国际市场竞争力。


机械公会秘书长许文通便指出:「目前台湾控制器厂商主要受惠於现今全球制造业爆发缺料、涨价潮,为原本非一线大厂带来许多商机。加上零组件厂商竞争力又相对优於供应链漫长的整机制造厂商,日後若能厚植软硬体实力、培育人才而站稳市场,将可??化危机为转机。」



图1 : 今年1~3月台湾出囗传统淡季的控制器出囗金额持续表现亮眼,显示目前控制器交期虽久,但产业抢货与备货期拉长的情势不变。(source:TAMI)
图1 : 今年1~3月台湾出囗传统淡季的控制器出囗金额持续表现亮眼,显示目前控制器交期虽久,但产业抢货与备货期拉长的情势不变。(source:TAMI)

台达整合云地互联 促进智造无限

在今年TIMTOS x TMTS 2022期间,台达因为观察到现今工具机产业朝向智能制造发展的趋势,也发挥自身工控产品涵盖软、硬体的优势,以「云地互联 智造无限」为主题,分别聚焦於「智能加工解决方案x设备联网」、「CNC行业应用x相关应用」、「智能机台」3大主题范畴,展现未来智能加工样貌。


其中在「智能加工解决方案x设备联网」展区,为了协助制造业者提高生产力,或实现少量多样的生产模式,而整合物联网、大数据与虚实整合系统(Cyber-physical System;CPS)与精益管理等智能技术,一站打造具备CNC智能产线架构的智能加工解决方案,贯穿地端设备、边缘资料收集到云端监控与分析系统,赋予设备智能化的能力。


透过台达工业级网管型乙太网路交换器DVS系列,组建具高阶高速多环网备援技术ONE RING PLUS的环状网路,将地端的智能车床、加工中心机与磨床等,经由设备联网平台DIALink串连至IT层,再结合制造管理平台DIAMMP、能源管理平台DIAEnergie与厂务管理平台DIAView,提供管理者图像化,且可助於决策制定的有用资讯。


同时结合台达在工具机领域深耕逾10载的丰硕经验与客户回??,从行业实际应用出发,针对进阶加工高精高速、一机多工以及五轴加工的成长需求,首度公开硬体架构与运算能力全面升级,兼备自主整合多轴多通道、旋转刀具尖点控制(Rotation Tool Center Point;RTCP)技术的全新高性能泛用型NC5系列CNC控制器,布局完整架构的产品解决方案,可为用户实现高精、高速、高光洁表面加工,满足关键品质指标。


台达机电事业群总经理刘隹容表示:「CNC数控系统是精密制造的关键核心之一,近年来伴随智能制造概念兴起,工具机领域也纷纷将目光投向智能机械,带动机台联网成为大势所趋。」



图2 : 台达在TIMTOS x TMTS 2022期间展出新世代NC5系列CNC控制器,同时也以其为核心,串联台达丰富产品而提出各式智能解决方案。(source:台达)
图2 : 台达在TIMTOS x TMTS 2022期间展出新世代NC5系列CNC控制器,同时也以其为核心,串联台达丰富产品而提出各式智能解决方案。(source:台达)

台达也趁机展示该如何利用软体定义硬体价值,整合工具机产业专用3D CAD/CAM软体,於NC5系列简化繁复操作,加速用户导入并降低人员培训资源。针对工业机器人整合方案,则可搭配机器人模拟整合平台DRASimuCAD,事前模拟评估并自动生成加工路径,缩短编程时间,提高效益。针对远端连线需求,NC5系列现也支援VNC与FTP协议,可使用手机、平版等行动装置远端操控或传输档案,随时随地管理加工作业。


进而推出「多通道智能工具机解决方案」,采用控制响应、前瞻预览与运算性能全面升级的新品OPEN CNC控制器NC50E,藉此实现车床、钻孔/攻牙、雕铣与机器人四工位同时控制,藉着「一机多工」自主整合能力,满足智造趋势下的进阶应用与需求。针对基础需求的客户,台达则提供NC3系列CNC控制器,基於DMCNET高速通讯运动控制串联,并以Remote I/O整合高速串联光耦合型I/O NC-EIO。


於「CNC行业应用x相关应用」展区,展示台达拥有同时控制机械加工与垂直多关节机器人的能力,透过旋转刀具尖点控制RTCP功能进行五轴加工;以及具备优异的扩充弹性,内建双Ethernet与RS485介面,支援多样化通讯协议、API函式库,兼顾内外网应用,以及整合或对接智能产线平台。台达也发表其在车床、木工开料、铝型材加工,以及车、铣、钻、取多工位同步加工等不同产业应用。


尤其是面对产业空间与人力挑战,高效加工设备已成为机械业者突破困境的共同需求,可以一次加工复杂工件的五轴加工设备,更是备受工具机领域关注的重要解决方案。台达在「智能机台」展区,展出了与机械业者携手合作的动态机台。


包括在达奈美克公司的五轴加工中心机,以台达推出的新款OPEN CNC控制器NC50E为核心,不仅可实现同时控制多通道运行的「一机多工」模式,并搭配台达最大负载达12kg、最大工作半径1,400mm的新款垂直多关节机器人DRVA4LC进行自动上下料,满足高负载、大行程等多元搬运应用;具备五轴加工必不可少的旋转刀具尖点控制RTCP功能,一次装夹即可完成高精高速五面复杂加工。


同时发表友嘉集团旗下胜杰工业的车铣复合,以及?程科技的平面磨床,分别采用台达新款CNC触控显示器 NC-MOT系列,方案支援图形化对话式编程,毋须编辑G码程式即可轻松操作机台,管理加工工法。


还有另一款重要加工机械「伺服压床」解决方案,强调所有关键零组件皆为台达自行研发制造,并透过多元控制模式来精准控制不同制程所需压力,即时监控并判断压合结果,相关数据还可保存追溯,以协助业者持续优化生产品质。


经济部促自制五轴加工控制解决方案 支援软硬体创造逾50亿产值

图3 : 经济部技术处运用科技专案整合法人单位,共同发表自制高阶五轴加工机的CNC控制器、感测器、智慧机械云等28项技术,产值超过50亿元。(摄影:陈念舜)
图3 : 经济部技术处运用科技专案整合法人单位,共同发表自制高阶五轴加工机的CNC控制器、感测器、智慧机械云等28项技术,产值超过50亿元。(摄影:陈念舜)

经济部技术处处长邱求慧也表示:「工具机领域的控制器就像工具机的大脑,但目前台湾高阶工具机控制器长期高度仰赖德国和日本等国家进囗、自主能力仍偏低。」因此经济部技术处运用科技专案整合工研院、精密机械发展中心、金属中心等法人单位,在今年TIMTOS x TMTS共同发表自制高阶五轴加工机的CNC控制器、感测器、智慧机械云等28项技术。


至今已技转超过30家台湾工具机厂商,逾500台完成终端加工验证,应用范围可从百万元等级的二轴车床、三轴铣床,直到千万元等级的大型五轴同动及多轴车铣复合加工机等高阶机种,并促成台湾3家控制器厂商年产量高达8-10万套,产值超过50亿元。


其中「高阶智能五轴加工控制解决方案」,系因应现今五轴加工机可针对3D空间的任一平面和曲面进行复合加工,比起其他加工机加工样态多、加工效率更高,惟其控制器等关键零组件技术仍掌握在欧日大厂手上,期盼能藉此提升台湾控制器技术自主能力,节省约50%电控组件成本,并大幅缩短交货时间,有助工具机产业加强市场竞争力。


该方案经由高速全数位通讯介面EtherCAT连结硬体零组件,支援两轴摇篮、动头及混合式等五轴控制构型,且可量测旋转轴机构偏差量与补偿,以提高加工精度;实现Done in one,以减少工件换模上下料设置误差与时间。进而开放弹性整合第三方客制化软体,简化开发及模组化流程,导入机械云金属切削设备的自主照护、制程优化等智慧应用服务模组APP,藉数位转型提高服务营收。


欧日系CNC数控系统 协助工具机上下游厚植竞争力


图4 : 欧日系CNC数控系统大厂,也因应国际通膨与供应链瓶颈,更深入与工具机产业链上下游业者连结协作,藉以符合其软硬体需求;进而协助培育人才,共创数位转型价值。(source: www.plant.ca)
图4 : 欧日系CNC数控系统大厂,也因应国际通膨与供应链瓶颈,更深入与工具机产业链上下游业者连结协作,藉以符合其软硬体需求;进而协助培育人才,共创数位转型价值。(source: www.plant.ca)

至於目前仍为台湾工具机产业主流的欧日系CNC数控系统大厂,也因应国际通膨与供应链瓶颈,更深入与产业链上下游的整机制造厂(Maker)、终端加工业者(End user)连结协作,藉以提供最适合价格,符合其软硬体解决方案需求;进而协助培育人才,共创数位转型价值。


台湾三菱电机进一步指出,目前原物料、晶片短缺及运费上涨的问题虽仍存在於控制器部品的生产供应键中,交期尚未能恢复到疫情爆发前的正常水准,成本压力也一直存在及累积。但为了能较快速提供台湾工具机客户控制器部品,已於先前计画性提早及扩大对日本三菱电机的控制器采购量来因应,并持续追踪及跟催部品交期,致力满足工具机客户的生产排程,提供最适宜的价格方案,协助其顺利组装出货。


此外,虽然现仍以NC平台上的IPC环境单机执行的App平台开发为主,三菱电机也积极叁与工研院机械云合作,并针对平台的相容性研究,除了一部分在日本开发完成的AP须再调整修改,另一部分在台湾现地开发者,例如其推广於大学举办各种App竞赛所开发的软体,或是自家开发的售服APP等软体,都会在今後逐步检讨,并迎合市场需要的AR/VR/MR、Digital Twin、Remote Service应用等趋势。


自从2019年开始筹办智能化App创意开发竞赛以来,三菱电机已投入大量人力及物力,用於培育机械App的研发人才,期??藉此增加产业界与学术界的互动。至今募集叁与的初赛队伍皆超过30队,加上第二届新增4所大学,共有20所大学叁与,对於机械产业的单机智慧化App开发推广成果丰硕。预计将在今年8月进行最终决赛的颁奖典礼上,也会邀请机械制造厂一起叁与及分享现场经验,使理论与实务、产业与学术可以有更深入的连结,持续为台湾智慧机械产业注入新动能。


西门子公司表示,因应近几年来受到国际通膨因素与疫情冲击,CNC数控系统也难免受到晶片、塞港等供应链瓶颈,而影响交期及成本,并分别依其生产基地与IC、伺服马达等关键零组件的成本架构有别调整,以符合客户需求。


今年西门子更特别强调将其行之有年的数位双胞胎(Digital Twins)效益,与台湾工具机制造厂、终端加工业者等不同领域客户的价值深度整合协作,将更容易展现其数位转型成果,以持续协助产业加倍提升加工效能、品质与缩短上市时间。


海德汉公司则考量到广大的台湾工具机产业除了面临交期与成本挑战之外,还要加上近年来因新台币汇率走强,导致汇兑损失常高达12%以上,又少了其他竞争对手可享有的自由贸易协定(FTA)零关税优惠等,都让台厂应接不暇。


因此,海德汉不仅让台湾工具机客户在去年便预下2022年的订单以维持旧价,促使大多数工具机厂几??都将2022年的订单预下至80~90%,并导入海德汉控制器相当多的智慧功能及新一代驱动器Gen3,以提升台厂设备效能、可靠度与稳定性,而增加更多竞争优势。


同时提供新一代互动式培训软体(HEIDENHAIN Interactive Training;HIT),包含3大模组:互动式教学软体、教学练习簿与程式设计站,结合理论导引与实务练习,开创了一个崭新学习控制器的方式及培训系统,不仅适合培训初学者,也可协助进阶使用者更加熟悉海德汉的许多功能。


在互动式学习过程中,海德汉提供操作和测验等许多学习模组,以协助使用者评估学习进度及成效,藉以持续检视所学习的内容是否有效吸收。包括互动培训对话式编程和DIN/ISO编程,可提供许多关於CNC工具机、组成元件和程式编写的重要观念,与必要的技术基础知识,以利初学者,或是没有相关知识背景的人员轻松完成整套学习过程。


另有互动培训倾斜面加工3+2这套更进阶的学习模组套件,是在学员建立完整的海德汉对话式编程能力後,再加入了关於倾斜工作面操作,以及PLANE功能程式编写的知识和技巧。


**刊头照((source: skillsweek.wdasec.gov.tw)


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