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CNC數控國家隊先行 貫通雲端產服生態系
[作者 陳念舜]   2020年05月06日 星期三 瀏覽人次: [2812]

近來工具機產業雖然因為主導組裝口罩機國家隊而聲名大噪,但等到回歸本業組裝CNC數控系統時,往往只能採用歐日系大廠居多,甚至一度被戲稱為「無頭」工業。對比國產控制器則藉著橫跨兩岸的廣大場域試煉,再逐步回饋台灣厚植根基,走出不同成長之路,也在這波疫情中協助口罩機組裝機電系統。


回顧台灣工研院雖從上世紀90年代,便已成功開發出PC-based架構為主的CNC數控系統,並技轉由新代、寶元等控制器廠商,與慶鴻、邁萃斯等工具機業者結盟推廣,卻因為往往到了最終組裝出貨階段,還須與周邊伺服/驅動系統的高階運動控制模組、刀庫或第四軸等軟硬體整合,甚至是後續全球售後服務與技術支援不足,難與歐日系品牌競爭。


直到2011年之後德國工業4.0問世,促成台灣陸續推動生產力4.0、智慧機械政策時,工具機仍一度被戲稱為「無頭」產業。但從90年代迄今,其實國產控制器廠商始終未曾停下腳步,藉著跨足中國大陸,與當地工具機業者密切合作,投入終端廣大場域試煉,再將成果逐步回饋台灣,厚植產學合作研製實力。


尤其是兩岸ECFA協議早收清單正式生效後出現轉捩點,不僅因此減免了國產PC-Based控制器進口到大陸組裝、出貨的7%以上關稅歸零。還由於其中「特殊原產地規則PSR」規範自2014年起,包含鑽床、磨床、鋸床、沖床等6項機種的CNC數控系統,須搭配兩岸任一方加工生產比例達50%以上者,才能享有零關稅優惠;占台灣工具機出口比例最重的CNC車床,則可最晚可推遲到2016年適用,促使建立國產控制器自主技術更形迫切。


因此促成三菱電機、西門子公司,分別於台灣與大陸生產控制器;台灣機械公會(TAMI)也為了加速發展國產控制器與周邊零配件,而成立控制系統專業委員會。至今ECFA早收清單已將近10年檢討時程,但兩岸簽署完整貨品貿易協議仍遙遙無期。


工研院則自2014年順勢推出「新世代智能工廠控制系統發展計畫」,以研發高精度五軸控制器技術,讓台廠除了歐日系統外,還有第三方選擇方案;並投入開發智慧製程加值軟體、多軸精密控制平台、全數位整合性伺服3項關鍵模組,盼能協助精密機械產業融入創新加值的軟實力。



圖1 : 工研院不僅研發高精度五軸控制器技術,近來還投入開發智慧製程加值軟體等關鍵模組、App,盼能協助精密機械產業融入創新加值的軟實力。(source:ITRI)
圖1 : 工研院不僅研發高精度五軸控制器技術,近來還投入開發智慧製程加值軟體等關鍵模組、App,盼能協助精密機械產業融入創新加值的軟實力。(source:ITRI)

進而輔助台灣工具機3大關鍵機種:高階綜合加工機、車床與鑽銑加工中心機,參與β-site驗證及示範運行作業,並將成果導入8家工具機業者開發應用,與終端使用者深度驗證,冀望快速建構控制器在工具機整機系統技術實力與可靠度,以降低進口倚賴度。


新代下一個5年計畫 力促產業及區域市場分散

國產控制器大廠新代集團(SYNTEC)因身為智慧製造核心企業,長期致力於提供數位系統、智慧製造工程服務及工業物聯網硬軟體開發,不僅順利迎接前一波金融海嘯過後,歐、美及亞洲各國陸續帶動工業4.0數位轉型潮流;並分別在台灣加強投入研發資源、大陸場域練兵,持續為客戶提供多樣可靠的智慧製造產品及服務。


隨著近年來中美貿易戰促進世界各國製造業,重新佈局海外生產供應鏈;加上今(2020)年初新冠肺炎疫情延燒,對於所有當地台商、外資都構成嚴峻挑戰,唯恐造成消費市場與跨省人流、物流中斷,導致產業鏈上中游缺工、缺料等三斷局面。也讓工具機產業從關鍵零組件組裝、出貨,到終端客戶調校、加工生產等環節,都面臨一連串壓力,即使復工卻未必能復產,對於企業亦不失為一場對於「免疫力」的考驗,體質不全者將會面臨營運危機。


新代科技公司行政總監黃芳芷表示,現今該公司銷售控制器市場主要集中大陸,也早已做好準備,不致影響長期佈局規劃,2019年營收甚至還微幅成長,搶下歐日系大廠在當地市占率;於今年農曆初二開始便透過視訊,指揮大陸分公司成立防疫專責小組,以維護資安、人資工作,順利在2月17日復工。


適逢2020年新代第三個5年計畫告一段落之後,接下來將採取地區和產業分散的策略,透過與旗下子公司聯達智能合作,將新代產品和解決方案直接落實於不同產業客戶應用,期盼在小型產業專用機攻城掠地。


目前新代在全大陸市占率僅次於廣州數控、FANUC,又以華中/華南地區為主,共有超過20個分公司據點,而非傳統代理、經銷通路,成為與其他台廠競爭優勢,所以和客戶黏著度更高。並陸續成立美國、越南、泰國、土耳其、馬來西亞5國分公司,持續推升營收成長。


反饋試煉場域優勢 貫通數位化與自動化需求

新代集團聯達智能公司營銷總監姜繼宗進一步表示,基於現今各國熱衷推動製造業回流、在地化智慧製造和遠距工作防疫等趨勢,可見得智慧化、自動化、雲端化需求在傳統產業應用的必要性更為明顯。


加工業者也開始快速轉型智慧製造,以減少依賴人力;更多機械廠和終端客戶開始主動擁抱工業物聯網,回饋生產資訊和履歷,以累積未來可用於遠端預診服務,或AI機器學習所需的大數據資料庫。


新代除了可在自動化層面積極輔助客戶,協助瞭解其導入時程及可行性,並提供諸如中控系統、工業機器人,與視覺、生產履歷和雲端系統等系列產品,可望在這波疫情過後,協力為機械業設備製造和加工廠商全面升級,導入自動化元素。同時攜手聯達推出整合解決方案,再透過新代各地分公司直接銷售,滿足終端客戶實際生產需求,避免過去B2B客戶不願共享領域知識(Domain knowledge)的疑慮。



圖2 : 新代除了可在自動化層面積極輔助客戶,協助瞭解其導入時程及可行性,可望在這波疫情過後,協力為機械業設備製造和加工廠商全面升級。(source:新代)
圖2 : 新代除了可在自動化層面積極輔助客戶,協助瞭解其導入時程及可行性,可望在這波疫情過後,協力為機械業設備製造和加工廠商全面升級。(source:新代)

繼今年初開始向機械業推廣終端客戶的解決方案後,新代營收反而大幅成長。目前不僅泛用型、標準型工具機控制器及模組約占大部分營收,站穩成長已到瓶頸的紅海市場;還深入當地木工、雷射等不同產業,成為兩岸木工機械市場領導品牌。讓專案開發的小型專用加工機或自動化設備營收占比迎頭趕上,以維持長遠銷售與穩定獲利。


姜繼宗指出,尤其是在雷射銲接、鈑金、切削等領域,與生產線上工藝、技術息息相關,業者投入研發的成長幅度遠高於泛用控制器。新代也經常與生態系中的台灣設備及雷射源公司合作,從事差異化開發,卻不特別傾向高或低階市場,而是強調專業及客製化,並導入自動化的優勢!


舜鵬支援CNC數控系統 囊括中美非傳統加工需求

另一家國產CNC數控系統業者舜鵬科技配合母公司慶鴻機電(CHMER),除了在台灣最早將線性馬達商品化,用於自家主力產品:CNC雕模/線切割/深孔放電加工機(EDM),以及近年來陸續投入的CNC高速加工/鑽孔攻牙中心機雷射加工機等,因應現今終端消費市場生態急劇改變,也協助口罩機組裝機電系統。


例如針對TFT-LCD、航太、汽車等多樣客製化需求不斷增加,對於模具要求也隨之水漲船高,所採用的高速高精度加工中心機已逐漸將X-Y直線傳動軸的滾珠螺桿,改為無接觸、較少磨耗或產生背隙的大推力線性馬達,以提高加工精度、延長使用壽命。


不僅在過去10年快速成長的大陸市場銷售比例最高,其中50%集中3C領域應用;也有賴於兩岸都有完整代理/經銷、直銷通路體系,使之較為貼近、回饋當地客戶需求;甚至曾在大陸生產、組裝,但後來考量當地人力素質不佳、流動率高,成本其實不低於台灣而決定回流,也正好避開這兩年來大陸市場景氣低迷影響。雖然目前因為ECFA貨品貿易協議遲遲未決,又看好未來進軍東協10+1市場,原本今年三月將重返大陸設廠,卻因為疫情暫緩。



圖3 : 慶鴻機電主要針對生產所需,逐步將過去Web版的基本功能,轉換成為App軟體。(攝影/陳念舜)
圖3 : 慶鴻機電主要針對生產所需,逐步將過去Web版的基本功能,轉換成為App軟體。(攝影/陳念舜)

次要主力市場則在全球航太製造鏈源頭的美國,因為航太加工的原材料成本高昂,更強調機台高穩定、可靠度與重覆精度的專用客製化設備為主,才能確保產品的品質一致,是工具機很好的練兵機會。慶鴻機電很早便透過當地代理商布局GE、Pratt & Whitney等引擎大廠的一級供應商;在台灣客戶雖以承接次級供應鏈廠商外包訂單為主,占比少卻有很大成長空間。


經由舜鵬科技自主研製的CNC控制器,不僅比起進口FANUC、Siemens、HEIDENHAIN控制器成本低、維修容易;還可降低因追加I/O或客製化增添功能的成本,不必耗費長時間與供應商溝通協調。舜鵬科技在這2~3年來,也隨著在線切割放電加工領域發展已相當成熟,配合慶鴻開始投入更廣泛的「非傳統加工」領域,包含電化學(ECM)、雷射等,並搭配高速銑削應用。


跨足不同產業試煉 累積智慧製造軟實力

當工業4.0概念在全球蔚為風潮,前有歐、日系機種不惜藉智能化降階與匯差競爭,後有南韓、中國大陸工具機產業挾國家之力緊追在後,皆促使台廠CP值優勢不再,必須積極朝向研製更高附加價值的複合單機或整線Turnkey智能化解決方案發展,進而藉不同產業場域試煉,持續創造產品差異化及客製化開發能力。


慶鴻機電總經理王陳鴻表示,因應當今中大型企業於相關機器人等自動化設備、系統自主能力強,只要客戶願意開放讓彼此資訊互聯,即可透過旗下舜鵬科技CNC數控系統監控,支援既有客戶SI系統整合商規劃智慧製造。但考量各地網路環境和資安疑慮不同,客戶在現場第一線的操作人員擔心成為主管檢討的依據,對於使用遠端監控、預測診斷功能的意願不高,仍未真正實現遠端調校、維護功能。



圖4 : 慶鴻機電也透過產學合作,由中央大學研究雷射加工、機聯網整合、精微模具技術與整合系統研發等。(source:慶鴻機電)
圖4 : 慶鴻機電也透過產學合作,由中央大學研究雷射加工、機聯網整合、精微模具技術與整合系統研發等。(source:慶鴻機電)

即使近幾個月來受到疫情影響,導致世界各地陸續鎖國、封城影響,無法再像過去僅由當地代理/經銷商,或設備廠自行到客戶現場調機、驗收。慶鴻機電便改以影片來取代傳統文字形式的操作說明書,甚至還投入發展AI服務系統,好讓終端使用者至少得到初步解決方案,縮短第一線人員檢修時間。


王陳鴻指出,該公司目前在數位化第一階段先以Web架構為主,再透過業界科專計畫加入工研院VMX平台研發;選擇在兩岸皆可通用的AWS雲服務,好讓所有資訊都能通過雲端,在所有行動裝置App顯示,更為快速、即時。


所開發的App主要針對生產所需,將過去如機台即時溫度監控、稼動率管理或生產履歷等Web版的基本功能,轉換成為App軟體;也透過產學合作,分別由中央大學研究雷射加工、機聯網整合、精微模具技術與整合系統研發等;台科大、逢甲投入研究電化學,持續累積跨領域專業知識(Domain knowledge)。


提供新代雲完善服務 分別滿足生產與服務需求

值得一提的是,近年來新代在智能化層面上,配合工業4.0腳步持續推廣的「新代雲(Syntec Cloud)」服務,也是推動企業克服痛點,更樂意數位轉型的一大誘因,能藉由數據可視化與資訊串連,事先察覺、預防發生問題,吸引更多企業願意導入解決方案,以提供客戶更專業、有效率的雲端解決方案,相信即使在短期抗疫結束後,該潮流也不會消退。


包含讓客戶可透過其中「服務智慧雲」化身設備管家,用來排除機械業實際問題之外,再將設備保養、維修、診斷數據和監控維運狀態等專業資訊上傳雲端,以提供設備廠遠距支援工具和少量現場操作,就能完成從開發、出貨,排查問題到調機等階段作業,經實際體驗所帶來的便利與價值,正好迎合這波抗疫需求,可望為該產品帶來新成長動力。


由於每年均可在大陸售出約5~6萬具控制器,已達到足夠數量規模,尤其是在「服務雲」帶來的效益更明顯,可藉此快速取得控制器或設備內會真正影響各軸穩定的溫度、振動等真實數據,打通工業4.0虛實融合(CPS)的最後一哩路,以滿足終端客戶實用需求。


姜繼宗說:「該公司除了銷售控制器之外,還從今年二月開始著手透過雲端服務,利用機器人來取代人力,支援終端客戶調校機台,打破了當時因交通中斷,造成地域隔閡,克服技師跨省服務,還恐先遭隔離14天問題。」同時減少人與人之間接觸的頻率,有效降低感染風險、調配生產人力,而順利協助客戶年後盡速復工,甚至提前預備下半年急單,截至三月已有批量客戶使用,預計能在四月達到數量倍增的目標。


同時利用「生產智慧雲」化身為加工廠醫生,提供與生產密切相關的設備數據為核心,自主開發或協同其他加值應用App整合,驅動工廠管理解決方案,得以因應中美貿易戰以來,製造業紛紛重整海外第二生產基地,新代也更著重創造力,加緊投資研發人才。姜繼宗認為:「未來機械業要真正成功發展雲端App的關鍵在於可執行場域,也是新代的優勢之一!」


待資訊可視化後加值應用,供SI用於遠端預測診斷、分析流程,發揮App更大的價值。即使整體輸出解決方案也是先在台灣完成研發、少量試產蒐集市場需求後;接著於大陸累積更大規模量產練兵的成功經驗,建立模組回饋台灣加值。


總結

猶記得當時工研院為了推廣包含PC-Based控制器等台灣自製關鍵零組件,不斷在各大公開展會場合強調台廠「十年磨一劍」的口號,但大多數人卻常忽略原文其實出自唐代詩人賈島《劍客》,還有後三句為:「霜刃未曾試。今日把示君,誰有不平事?」


面對目前排山倒海的工業4.0浪潮,舜鵬科技結合慶鴻機電不僅展示了更高附加價值的複合單機或整線Turnkey智能化解決方案,能協助客戶敉平數位轉型的痛點;還可借助產學合作與不同產業領域試煉,持續創造產品差異化及客製化開發能力。



圖5 : 近年來新代在智能化層面持續推廣的新代雲服務,也是推動企業克服痛點,更樂意數位轉型的一大誘因。(source:新代)
圖5 : 近年來新代在智能化層面持續推廣的新代雲服務,也是推動企業克服痛點,更樂意數位轉型的一大誘因。(source:新代)

新代今年中還將繼續舉辦工業機器人嘉年華活動,展示可與金屬加工業、設備廠商整合開發App,以發揮該公司數控系統於自動取放應用的優勢,並在服務雲及生產雲上進行更多加值。姜繼宗說:「雖然目前新代在上層PaaS雲平台以AWS產品為主,但未來也不排除依客戶需求搭配阿里雲,以因應現今大陸也推出許多星級認證不等的補貼方案,以獎勵中小企業設備聯網上雲;還可能與Siemens MindSphare、工研院VMX平台合作,持續維護現場設備穩定可靠,或透過生產線分析資訊與AI業者合作,為既有客戶加值。」


**刊頭圖(source:ITRI)


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