〈工業技術與資訊月刊〉2019 TIMTOS亮點盡現

全球三大工具機展之一的「台北國際工具機展」（TIMTOS）日前開幕，在全球智慧化生產趨勢下，台灣去年躍居全球工具機第四大出口國，TIMTOS 參展規模也創下新高。工研院在展中發表多達 22 項智慧機械技術，展現協助國內製造業轉型智慧製造的決心與成果。 

智慧化風潮下，全球機械產業近年邁入需求的大多頭，台灣機械產業自 2017 年起，連續兩年產值破兆，2018 年出口額也突破 8,000 億元，較 2017 年增加 7.2%；擁有「機械之母」稱號的工具機產業，2018 年出口也來到千億元以上，年成長 9.5%，名列全球第四大工具機出口國。本次台北國際工具機展正好可以讓世界看見台灣的實力。 

蔡總統出席台北國際工具機展開幕式致詞時指出，整個階段性的成果代表我們往前走的方向正確，更要持續協助產業強化體質、提升競爭力，來因應國際變局及挑戰。她請經濟部持續輔導產業開發智慧機械自主關鍵技術，也要投入資源協助中小企業廠商加速導入數位化及智慧化生產。 

蔡總統表示，行政院也在推動「產業創新條例」的修法，尤其是針對智慧機械的投資，提供租稅上的優惠。她再次強調，面對世界經濟情勢的變局，政府會支持產業，強化台灣的產業根基，維持穩定的成長，並在變局中持續找尋經濟發展的契機。 

設備有智慧　製造再進化

智慧製造是發展工業 4.0 的核心元素，全球製造業已經從早期的自動化大量生產製造，走向「少量多樣、客製化」的生產型態。工研院智慧機械科技中心主任陳來勝指出，近年在智慧製造趨勢下，台灣機械產業也把許多智慧化元素與服務融入設備中，最明顯的是過去設備商賣的是單一機台產品，現在的整機業者不僅賣產品，也整合服務，成為一套完整解決方案，越來越朝製造終端靠近，提升整體的附加價值。 

陳來勝觀察，台灣機械產業朝向智慧化發展最明顯的改變，是可以看到許多廠商透過軟體加值，讓機台自動化成為名符其實的智慧化。例如，過去的機台必須靠老師傅憑經驗操作震顫抑制，如今透過軟體能將老師傅的經驗轉化為智慧化的應用服務，即使新手上路也能透過軟體自動化校正，未來即使面臨機械人才短缺，也能透過機器自主適應，完成任務。 

工研院在這次台北國際工具機展中，發表多項產業關鍵設備國產化、設備智能化最新技術成果，可應用在精密機械零組件、航太、汽機車、自行車等產業，提高產品附加價值。國內廠商不用再花大錢向國外大廠購買設備，就能讓產線更加智慧化、彈性化，增加國際競爭力。 

1. 車削智動化加工控制技術　一機械手臂服務兩車床

傳統自動化車床加工系統，機台與機械手臂是以實體 I／O 線路溝通，工研院研發車床與機械手臂控制器，搭配全數位控制系統，以軟體虛擬 I／O 溝通，使得 1 個機械手臂可以服務 2 台、甚至多台車床工件上下料工作，達到高響應、高精度與高同動性的加工控制效能，降低系統配線複雜度並提升加工系統可靠度。支援 24 小時運轉，產出效率可達傳統人工加料的 3 倍，讓車削加工單元變得聰明又有效率！ 

全數位車削中心控制器還提供 3D 快速加工模擬，以及即時防碰撞功能選項，即使是首件製作加工品，成功機率也接近百分百，不致產生廢料，有效提升加工安全性及可靠度。 

2. Cloud SCADA with OPC-UA　機台設備可視化監控平台

工廠加工設備購買時間不同、廠牌紛雜，通訊格式互異，無法彼此溝通，以致於不同機台只能各自作業，形同孤島，造成管理上的困擾。工研院以資料採集與監控系統（SCADA）運用 OPC-UA 通訊標準，讓不同設備說同一種語言，消除溝通隔閡。如此即可擷取控制器、外掛感測器收集到的機台資訊，彙集到單一中央監控平台，形成可視化圖示、燈號與數字，猶如「生產製造戰情室」，管理者透過此平台可看到所有機台運作狀況，以虛實整合的方式，進行遠端運籌帷幄，掌握產線生產狀態，讓製程管理更有效率。 

3. 工具機熱穩定核心基礎技術　降低 3 成以上熱誤差

熱誤差是影響製程穩定的重要關鍵因素，工具機開機後若直接加工，會影響加工精度，通常要經過 90 至 180 分鐘，讓整台機器維持均溫後，產品製作尺寸與均勻性才會一致，但也因此影響了加工進度。 

工研院研發的工具機熱穩定核心基礎技術，運用多重物理分析技術建立模型，優化工具機冷卻系統溫度控制，透過設計端改善搭配適應性冷卻控制，達成工具機熱穩定效果，只要約 20 分鐘暖機就可以達到熱平衡，且可以降低機台熱誤差達 30% 以上。目前已有國內車床廠實際合作案例，更進一步將技術導入模組與母機廠，避免設計失誤，同時加速開發時程，提高產品競爭力。 

4. SMB + 設備監控 + 試營運場域　即時監控製程生產狀況

製造業雖已導入自動化，但不少工廠取得生產數據，還仰賴靠手寫或人工 key 單，容易產生時間差或資料錯漏，現在邁入智慧製造時代，生產設備的資訊流是否暢通是關鍵。工研院開發的智慧機上盒（SMB），以工業物聯網架構，自動收集工具機台資料並上傳企業雲端，達成生產資訊可視化，幫助管理者即時掌握廠內運作，即時監控生產效能與狀況，減少廠商成本，提高資訊正確性與產品競爭力。所累積的生產大數據還可進一步分析利用，協助優化生產參數或進行機台保養。 

5. 智慧製造聯網數據加值產業聯盟　工具機聯網遠端監測

產業要導入智慧製造，首要面臨的是整合不同控制器與機台連線的難題。國內製造工具機近 8 成外銷，聯網標準更須跟國際接軌。工研院攜手各領域主要廠商組成「智慧製造聯網數據加值產業聯盟」，廣納國內工具機與控制機業者意見，制定可共通使用的資訊模型標準，讓原本各說各話的工具機設備，相互聯網溝通、交換資訊，一同搶攻國際市場。 

此次工具機展也展示工研院公版聯網服務平台（NIP）和研華 Wise Paas 平台，以智能化工具機軟體整合標準，與廠商如新代、台達的工具機控制器和機台連線，並進行監測，大秀智慧製造聯網成果。 

6. 智慧製造生產管理系統　插單、急單一把罩

中小企業工廠將訂單抄寫在白板上，工廠照表操課，這樣方式過去或許可行，如今面臨少量多樣趨勢，生產排程難度提高。 

工研院所發表的智慧製造生產管理系統，從企業資源規劃（ERP）、先進規劃與排程（APS）、製造執行系統（MES）到自動化整合，結合資訊流與廠內物流資訊，可掌控製造過程中，影響品質的人機料法等因素，根據訂單與工單狀態，以排程引擎產出優化後的生產計畫，就連插單、急單排程都沒有問題，幫助產線更加彈性的轉換。 

倘若機台之前已導入部分系統，例如有 ERP 卻沒有 MES，亦可進行客製化串接，最適合中小企業低成本、快速導入生產管理與製造的解決方案，已獲得國內知名輪圈大廠青睞，用以生產千萬跑車輪圈。 

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 328 期 2019 年 04 月號，未經授權不得轉載。