2020年迄今，原本年初已漸和緩的美中貿(mào)易戰(zhàn)又逢新冠肺炎疫情，導致全球烽煙四起，匯率波動火上添油，臺灣工具機產(chǎn)業(yè)全年衰退幾已成定局。但對業(yè)者而言，如何能在目前越來越頻繁發(fā)生的不可測變數(shù)中，透過數(shù)位雙生技術洞見先知，以滿足客戶真實需求；打造「雲(yún)」和「地」端平臺，藉數(shù)位轉(zhuǎn)型改善企業(yè)營運體質(zhì)，才是真正長治久安的關鍵！

尤其到了今年美中貿(mào)易戰(zhàn)早已實質(zhì)轉(zhuǎn)型成為新一代科技冷戰(zhàn)，對於工具機產(chǎn)業(yè)的終端用戶－汽車、3C電子、模具及自動化設備等產(chǎn)業(yè)而言，必須準備好兩套系統(tǒng)標準，重塑全球分工供應鏈體系；加上因為這波疫情封城鎖國後，造成跨國商務活動中止、上下游斷鏈風險，供需難以預測，從而驅(qū)動「韌性供應鏈（Supply Chain Resilience）」與企業(yè)數(shù)位轉(zhuǎn)型的發(fā)展需求，看似危機也是轉(zhuǎn)機，有心的業(yè)者便可趁此轉(zhuǎn)型、結(jié)盟或調(diào)整經(jīng)營方針，提前在下一波景氣反轉(zhuǎn)做好準備。

智慧製造則是目前全球帶動數(shù)位轉(zhuǎn)型升級，跨界整合的必要方式，又與智慧機械密不可分。過去臺灣工具機產(chǎn)業(yè)以出口導向為主，無論在精度、技術上都具有一定水準，惟後端客戶服務能力尚且不足，賺取的利潤約僅佔營收2~3%，經(jīng)中間服務的龐大利潤都歸代理商／經(jīng)銷商，又未必能忠實反映終端需求，這也是當前智慧機械發(fā)希望能夠補強之處，更突顯打造跨域平臺、共通標準的重要性！

圖1 : 智慧製造是目前全球帶動數(shù)位轉(zhuǎn)型升級，跨界整合的必要方式，與智慧機械密不可分。（source：工研院）

今後工具機將導入越來越多數(shù)位科技創(chuàng)造附加價值，成為日後業(yè)者增加市場競爭力的必要工具，進而掌握全球供應鏈數(shù)位轉(zhuǎn)型趨勢先機，運用新興數(shù)位科技與建構(gòu)新型態(tài)產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，參與區(qū)域資源的協(xié)同和價值共創(chuàng)；甚至開始數(shù)位轉(zhuǎn)型，提供智慧供應鏈整合平臺與服務的新商業(yè)模式，以創(chuàng)造高品質(zhì)、高效率的供應鏈科技服務與解決方案，擴大價值服務布局。

另為突顯產(chǎn)品差異性，工具機也會越來越重視資訊服務內(nèi)容，在基本功能上再融入資通訊（ICT）科技，以創(chuàng)造更高附加價值，例如運用感測器擷取零組件資訊後上傳控制器，以協(xié)助分析大數(shù)據(jù)模擬，實現(xiàn)可追溯性、預測性維護等創(chuàng)新科技應用。並隨著設備間溝通協(xié)同成為主流趨勢，工具機規(guī)格越來越標準化後，軟體與服務成為關鍵，工具機就不再只是傳統(tǒng)機械業(yè)，而屬於資訊服務業(yè)。

進而驅(qū)動中小企業(yè)文化質(zhì)變，透過組織內(nèi)部思維的調(diào)整與反思，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，汰換沒有附加價值，以及市場已飽和的產(chǎn)品線；培育人才、重新佈局線上／線下市場通路及服務系統(tǒng)、展會，加強蒐集全球資訊等步驟，才能讓企業(yè)面對國際趨勢衝擊或遭遇重大變革等影響時，也能快速回復原本狀態(tài)，甚至發(fā)掘新契機。否則，即使勉強跟上工業(yè)4.0浪潮，將廠房內(nèi)所有新舊工具機的數(shù)據(jù)都通過IoT連網(wǎng)，移轉(zhuǎn)到公司伺服器，還須真正用來支持營運、生產(chǎn)管理，才能為終端用戶創(chuàng)造最佳產(chǎn)品和服務。

臺灣智造大聯(lián)盟成軍　驅(qū)動智慧製造與機械雙引擎

然而，由於臺灣機械產(chǎn)業(yè)超過97%為中小企業(yè)，轉(zhuǎn)型所需的成本是一大負擔，機械公會、電電公會和4大法人：工研院、金屬中心、資策會、軟體協(xié)會、精機中心，以及系統(tǒng)整合、設備與製造業(yè)者等超過20個產(chǎn)學研單位，日前也攜手成立「臺灣智慧製造大聯(lián)盟」，將匯集產(chǎn)、官、學、研龐大研發(fā)能量，協(xié)助臺灣設備業(yè)與製造業(yè)進行數(shù)位轉(zhuǎn)型，預期將帶來3大效益：

1.瞄準新藍海，以智慧製造創(chuàng)造在雲(yún)端服務及遠距協(xié)同應用的新藍海、新趨勢與新商機；

2.利用臺灣產(chǎn)業(yè)聚落綿密完整的發(fā)展優(yōu)勢，從電子與半導體設備、工業(yè)控制器、智慧機器人等產(chǎn)業(yè)機械和自動化系統(tǒng)整合等領域切入，進行數(shù)位轉(zhuǎn)型；

3.借力強化法人技術軟硬整合與鏈結(jié)產(chǎn)學研角色，共創(chuàng)亞洲高階製造中心。

該聯(lián)盟除了提供智慧化解決方案外，還將以公版「智慧機械雲(yún)」為核心，鏈結(jié)大聯(lián)盟成員豐富資源，投入智慧機械雲(yún)測試、軟體開發(fā)及應用，提高產(chǎn)業(yè)國際競爭力。目前已有45個軟體上架測試，預計年底將增至98個；2021年開放所有先期測試終端客戶廠商加入試營運，統(tǒng)一地端標準，實現(xiàn)邊緣運算（Edge computing）；2022年完成金流後正式商轉(zhuǎn)，讓工具機廠商自行開發(fā)店中店，服務自家設備，客戶也能找到所需軟體。期盼在大聯(lián)盟努力下，協(xié)助設備業(yè)與製造業(yè)數(shù)位轉(zhuǎn)型，進而打造臺灣成為「亞洲高階製造中心」。

圖2 : 未來與機械雲(yún)連網(wǎng)後的數(shù)位服務，將包含：維護、生產(chǎn)、製造、電子商務發(fā)展環(huán)境；建構(gòu)雲(yún)服務規(guī)則架構(gòu)、營運方案，打造智慧製造機邊作業(yè)系統(tǒng)和雲(yún)端連結(jié)（source：工研院）

可預見未來在聯(lián)盟推動數(shù)位轉(zhuǎn)型路途上，公版智慧機械雲(yún)將位居要角，以建立標準化地端軟硬體、應用服務開發(fā)工具以及營運平臺，滿足製造業(yè)少量多樣、大量客製化等目標，就像智慧手機「APP Store」或「Google Play」一樣。在這標準化雲(yún)端商店中，軟體業(yè)者可以直接上架相關智慧化軟體；使用端廠商則能直接在智慧機械雲(yún)平臺瀏覽軟體介紹，自行下載安裝、維護更新，解決過去設備聯(lián)網(wǎng)和雲(yún)平臺品牌眾多且彼此不相容、軟體安裝複雜等問題，將大幅降低廠商轉(zhuǎn)型升級成本。

工研院智慧機械科技中心智慧製造技術組組長羅佐良進一步指出，近年來為配合機器公會推動中小企業(yè)數(shù)位轉(zhuǎn)型，該智慧雲(yún)端平臺初期可結(jié)合智慧機械盒（SMB）連結(jié)各機械設備之後，集中各家加工知識、資源，可更快發(fā)揮效益。再通過機聯(lián)網(wǎng)提升機械附加功能，包含最佳化生產(chǎn)模式與降低物料損耗，善用生產(chǎn)數(shù)據(jù)和人工智慧（AI）技術，以最低成本提高品質(zhì)、可靠度。

未來連網(wǎng)後的數(shù)位服務，將包含：維護、生產(chǎn)、製造、電子商務發(fā)展環(huán)境；利用聚落整合相關軟體市集，協(xié)助客戶創(chuàng)造客戶的價值；同時建構(gòu)雲(yún)服務規(guī)則架構(gòu)、營運方案，打造智慧製造機邊作業(yè)系統(tǒng)和雲(yún)端連結(jié)，確保與整體生態(tài)系有一致標準，無論是設備製造廠商、系統(tǒng)整合商（SI）或終端使用者都可從雲(yún)端取得解決方案，不必再自行多方尋求軟體開發(fā)商合作編程。

促使工廠和終端使用者都能透過標準化SMB，與機械雲(yún)雙向溝通、媒合訂單、產(chǎn)能，得以跨廠區(qū)透過公版ERP、PLM、APS串接供應鏈、製造及量測、設計等需求服務，確保交期精準。羅佐良說：「此有別於過去供應鏈，只有其中一家廠商成功數(shù)位轉(zhuǎn)型，可能搶走同業(yè)訂單。現(xiàn)在供應鏈一體轉(zhuǎn)型後，搶走的就是國外對手訂單。」

西門子數(shù)位雙生再進化　涵括軟硬體邁向先進製造

此外，數(shù)位雙生技術（Digital twins）在工具機的應用面向可包含展覽銷售、教育訓練以及保養(yǎng)維修。例如透過虛擬化軟體的加值，除了在銷售上可透過3D模擬設備並透過網(wǎng)路進行線上展覽；亦可透過教育訓練3D軟體縮短學習時間、減少工作意外，力求快速安全上線，而交機後則可根據(jù)其健康使用狀況掌握系統(tǒng)壽限，達到智慧預維修的功能。

今年適逢西門子公司（Siemens）CNC控制器問世60週年，不僅發(fā)表新款數(shù)位原生CNC控制器SINUMERIK ONE，為CNC工具機加工業(yè)者打造首臺數(shù)位轉(zhuǎn)型工具機，還可透過擴充軟體模組以及平行開發(fā)，提升約50%運算速度、僅須原有PLC掃描週期時間的1/4，可更快速完成機臺開發(fā)，協(xié)助工具機廠落實數(shù)位雙生技術。

西門子公司工具機處副協(xié)理譚世斌表示，若同時搭配Create My Virtual Machine軟體，融入實體控制器NC運算和運動控制功能、工具虛擬機臺／切削程式，可讓工具機縮短內(nèi)部電控人員開發(fā)時間，不必等到機臺設計構(gòu)型、鑄件木模完成後，才到現(xiàn)場施工、編寫PLC程式、調(diào)校參數(shù)、切削試錯等，更節(jié)省時間、成本。譚世斌說：「現(xiàn)在業(yè)者只要在辦公室就能將虛擬機器匯入加工應用檔案、參數(shù)等服務，縮短30%上市時間，以及提升50%開發(fā)效率、CNC控制器生產(chǎn)效能25%。」

圖3 : 同時搭配Create My Virtual Machine軟體，融入實體控制器NC運算和運動控制功能、工具虛擬機臺／切削程式，可讓工具機縮短內(nèi)部電控人員開發(fā)時間。（source：Siemens）

目前Create My Virtual Machine已有國內(nèi)外工具機大廠開始置入自家虛擬五軸工具機，以模擬防碰撞與切削功能，成果十分貼近真實，包含表面切痕紋理和外觀輪廓都鉅細靡遺，等於可預知加工表面品質(zhì)。程泰機械也藉此建立新款虛擬車銑複合加工機，融入西門子多年來在歐洲操作經(jīng)驗、人機介面，已可用來虛擬加工口罩防偽鋼印花輪。

這也符合未來零接觸開發(fā)機臺趨勢，讓國外買主在線上就能檢視整機結(jié)構(gòu)、加工打樣過程，以驗證客戶的加工程式，看到完成之後的工件外觀、品質(zhì)；甚至進行修改或加裝工業(yè)機器人等自動化系統(tǒng)，串成整線／整廠的完整解決方案。買賣雙方因此可直接在線上討論規(guī)格，交給設計部門即時修改，適合在訂單未明之際投入研發(fā)。

上游零組件供應商也能利用Create My Virtual Machine軟體，與整機廠溝通修改，待同規(guī)共軌後降低服務成本的效益更高；甚至可將虛擬機器檔案隨附機器銷售，一旦故障便叫出虛擬機器與客戶、代理商討論，立即解決操作問題，還能藉此培訓員工、學生。

使用者可藉此匯入不同機臺，規(guī)劃虛擬產(chǎn)線進行防碰撞、跑合測試等，再交由實機提高擴產(chǎn)彈性。現(xiàn)在還能加入CNC shopfloor management整廠加工製程管理軟體，結(jié)合IoT最佳化製程、產(chǎn)品，協(xié)助終端客戶減少浪費資源！

此外，近年來3D列印已逐漸改變整個業(yè)界的生態(tài)，且以年產(chǎn)值23%的速度高速增長，從產(chǎn)品設計到產(chǎn)品製造、工法，也都由NX軟體整合串接整個生產(chǎn)流程；再到創(chuàng)新商業(yè)模式，以及催生新創(chuàng)產(chǎn)業(yè)，西門子現(xiàn)也持續(xù)透過數(shù)位雙生技術和自動化產(chǎn)品，協(xié)助各大積層製造設備製造商邁向生產(chǎn)自動化和數(shù)位化。

**刊頭照：（source：assets.new.siemens.com）