製造業(yè)的數(shù)位能力變強(qiáng)、體質(zhì)變佳，就能連帶提升供應(yīng)鏈韌性。對於工具機(jī)產(chǎn)業(yè)來說，正好趁此機(jī)會(huì)透過數(shù)位轉(zhuǎn)型提升營運(yùn)效能，加速布局差異化產(chǎn)品，以維持競爭優(yōu)勢，靜待寒冬過去。

疫情未歇，2022年在俄烏戰(zhàn)爭、通膨、原物料上漲、升息等黑天鵝的干擾下， 原來預(yù)估可成長20%的臺灣工具機(jī)銷售量從第三季開始逐步下修，成長幅度僅剩9%。

臺灣工具機(jī)暨零組件工業(yè)同業(yè)公會(huì)理事長、永進(jìn)機(jī)械總經(jīng)理陳伯佳指出，2023年全球工具機(jī)預(yù)估產(chǎn)值約841億美元，消費(fèi)額約794億美元，年減3%-6%；臺灣工具機(jī)產(chǎn)值與出口預(yù)估額分別為40億美元及32億美元。2023年全球工具機(jī)產(chǎn)值下滑，即使臺灣整體呈微幅上升，幅度也僅約5%。

「衰退」是2023年全球產(chǎn)業(yè)代表字。不只工具機(jī)產(chǎn)業(yè)喊出「寒冬至」，2022年下半年起半導(dǎo)體、面板、記憶體等科技產(chǎn)業(yè)早已成為重災(zāi)區(qū)，為庫存去化問題傷神，就連臺積電總裁魏哲家也在法說會(huì)中指出，2023年全年記憶體之外的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)下滑4%，晶圓代工產(chǎn)業(yè)則下滑3%；半導(dǎo)體分析師陸行之認(rèn)為，今年晶圓代工除臺積電外，多數(shù)公司衰退幅度可能在8%-12%。

寒冬下如何維持競爭力？數(shù)位轉(zhuǎn)型找出路！

除了景氣下行，另有一股趨勢加速進(jìn)行中。疫情引爆供應(yīng)鏈危機(jī)，加速疫後全球供應(yīng)鏈重組腳步，為壓低成本，製造業(yè)多年來拉長供應(yīng)鏈策略逐漸朝短鏈模式邁進(jìn)，連帶影響研發(fā)、產(chǎn)銷、庫存、物流，而長鏈到短鍊得以成功過渡，需仰賴科技與數(shù)位化。換言之，製造業(yè)的數(shù)位能力變強(qiáng)、體質(zhì)變佳，就能連帶提升供應(yīng)鏈韌性。雖然景氣冷，對於工具機(jī)產(chǎn)業(yè)來說，正好趁此機(jī)會(huì)透過數(shù)位轉(zhuǎn)型提升營運(yùn)效能，加速布局差異化產(chǎn)品，以維持競爭優(yōu)勢，蹲低為跳遠(yuǎn)，靜待寒冬過去。

事實(shí)上，數(shù)位轉(zhuǎn)型-智慧製造也是製造業(yè)前進(jìn)工業(yè)4.0的必經(jīng)之路，業(yè)者必須跳脫大規(guī)模、低成本的製造思維，從客製化、高附加價(jià)值甚至少量多樣高單價(jià)著手，不論是運(yùn)營模式或製造現(xiàn)場都要導(dǎo)入數(shù)位思維與做法，才能走在正確的趨勢上，維持競爭動(dòng)能。

臺灣工具機(jī)暨零組件公會(huì)（TMBA）從2021年起與精機(jī)中心（PMC）及軟體服務(wù)業(yè)者、會(huì)員廠商合作，推廣智慧製造SaaS微服務(wù)，將單一應(yīng)用程式劃分為多個(gè)獨(dú)立的小型服務(wù)程序，藉由雲(yún)端智慧模組提供加值服務(wù)，協(xié)助金屬加工業(yè)者克服系統(tǒng)整合、軟體開發(fā)能量不足等問題。SaaS微服務(wù)是數(shù)位轉(zhuǎn)型的精緻化表現(xiàn)，具備敏捷、滾動(dòng)式更新和無限彈性擴(kuò)充等特性，利用應(yīng)用程式介面

（Application Programming Interface；API）進(jìn)行溝通，容易分解與組合，快速堆疊所需情境，各廠商可以跨平臺整合與溝通，因此能有效解決生產(chǎn)現(xiàn)場最常發(fā)生的設(shè)備故障診斷與生產(chǎn)最佳化等問題，協(xié)助企業(yè)落實(shí)智慧製造及數(shù)位轉(zhuǎn)型。

圖1 : 經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處支持工研院開發(fā)「五軸加工機(jī)主軸動(dòng)態(tài)負(fù)載感測方案」。(Source：經(jīng)濟(jì)部)

此外，「TIMTOS x TMTS 2022工具機(jī)展」中，工研院與經(jīng)濟(jì)部等多家法人聯(lián)合展出高智能國產(chǎn)五軸加工控制解決方案、五軸加工機(jī)主軸動(dòng)態(tài)負(fù)載感測方案、智慧機(jī)械雲(yún)、減速機(jī)智慧化動(dòng)力組件與先進(jìn)雷射應(yīng)用技術(shù)等28項(xiàng)技術(shù)成果，提供臺灣工具機(jī)產(chǎn)業(yè)多種數(shù)位轉(zhuǎn)型解決方案，從控制器、減速機(jī)、感測方案到雲(yún)平臺，力促「製造業(yè)服務(wù)化」。

臺灣產(chǎn)業(yè)升級2大關(guān)鍵：高階控制器與感測器

經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處處長邱求慧指出，過去國內(nèi)長期仰賴德國、日本進(jìn)口工具機(jī)控制器，自主能力偏低，高階感測元件有高達(dá)90%以上的外購率。工研院開發(fā)的國產(chǎn)高階控制器應(yīng)用範(fàn)圍從二軸車床及三軸銑床到大型五軸同動(dòng)及多軸車銑複合加工機(jī)，已有逾30家國內(nèi)工具機(jī)業(yè)者導(dǎo)入相關(guān)技術(shù)，逾500部機(jī)臺完成終端加工驗(yàn)證。國內(nèi)已有3家控制器大廠接受技轉(zhuǎn)，年產(chǎn)量約8萬至10萬套，產(chǎn)值逾50億元。

五軸加工機(jī)可在3D空間的任一平面和曲面上複合加工，與其他加工機(jī)相較，樣態(tài)更多，效率也更高，但是，五軸加工機(jī)的控制器等關(guān)鍵零組件技術(shù)仍掌握在歐日大廠手上，工研院開發(fā)的全國產(chǎn)控制器可提升國內(nèi)控制器技術(shù)的自主能力，節(jié)省約50%的電控組件成本，縮短交貨時(shí)間，有助提升臺灣工具機(jī)產(chǎn)業(yè)的整體競爭力。

工研院指出，以往國內(nèi)控制器產(chǎn)業(yè)高度分工，主軸、馬達(dá)等元件製造商多半各自接單，未能有效整合，「高智能國產(chǎn)五軸加工控制解決方案」可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈整合，促使高階零件國產(chǎn)化。此外，控制器技術(shù)提升後可適用於航太、醫(yī)療、車用等高值化產(chǎn)業(yè)，透過全數(shù)位化國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)定還能快速連結(jié)機(jī)械雲(yún)，從單一機(jī)臺控制擴(kuò)充至產(chǎn)線整合及供應(yīng)鏈資料串接，使二到三軸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)臺的控制能力也能跨入五軸控制器。

至於感測器，過去多仰賴國外進(jìn)口，價(jià)格昂貴，國內(nèi)業(yè)者在導(dǎo)入時(shí)可能遇到感測器尺寸與機(jī)臺不符的問題，加工資訊也多掌握在設(shè)備商手上，自主性不足。工研院研發(fā)的高強(qiáng)度感測器體積輕薄，內(nèi)建於工具機(jī)主軸，加工當(dāng)下就能得知切削狀態(tài)、切削力道大小、加工精準(zhǔn)度等資訊，數(shù)據(jù)搭配邊緣運(yùn)算模組就能立即診斷異常，即時(shí)調(diào)整，大幅優(yōu)化加工品質(zhì)。

除了高階控制器與感測器，智慧機(jī)械雲(yún)被喻為「工業(yè)版APP Store」，搭配符合標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)數(shù)位機(jī)上盒（SMB）即可下載不同品牌軟體，協(xié)助企業(yè)快速數(shù)位轉(zhuǎn)型。機(jī)械雲(yún)平臺上的軟體多為可視化基礎(chǔ)資料，進(jìn)階版APP則導(dǎo)入資料分析或AI深度學(xué)習(xí)模組，適合診斷製程問題、事前模擬及事後優(yōu)化，適用於塑膠、紡織、電子、扣件、金屬加工、金屬成形等產(chǎn)業(yè)。

工研院機(jī)械所開發(fā)的迴轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備預(yù)兆診斷演算法結(jié)合內(nèi)嵌式振動(dòng)感測器，可應(yīng)用於減速機(jī)分析齒輪磨耗與斷齒等故障樣態(tài)，具備監(jiān)測即時(shí)化、維護(hù)預(yù)測化、診斷智能化等功能，可提升98%以上的傳動(dòng)效率達(dá)；主軸健康預(yù)診系統(tǒng)

針對主軸進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)壓力量測，搭配溫度與振動(dòng)特徵訊號擷取，可視化資訊讓使用者掌握主軸狀態(tài)，降低非預(yù)期停機(jī)損失，提升機(jī)臺稼動(dòng)率；雷射源光路及驅(qū)控等關(guān)鍵技術(shù)整合國內(nèi)業(yè)者生產(chǎn)的雷射二極體，搭配光路智慧偵測系統(tǒng)監(jiān)控製程，平均可縮短逾50%的高反射金屬（銅、鋁）及異質(zhì)金屬銲接加工時(shí)間。

也有不少研究單位及業(yè)者投入「綠色工具機(jī)」領(lǐng)域，如開發(fā)低碳排機(jī)種，提升馬達(dá)、齒輪、減速器等零組件的效能，以加強(qiáng)散熱能力，或減少加工過程的摩擦與耗損。工研院就透過熱固纖維複材回收技術(shù)開發(fā)可回收複合材料應(yīng)用，與傳統(tǒng)電熱爐加熱回收法相較，可減少20%-40%能耗，回收過程也不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，至於回收碳纖維成本較原生碳纖維降低逾60%。此外，導(dǎo)入AIoT、數(shù)位雙生(Digital Twin)等新興科技，有助強(qiáng)化加工精度，監(jiān)控產(chǎn)品整合與製程，減少資源浪費(fèi)。

圖2 : 智慧機(jī)械雲(yún)提供整體解決方案，解決產(chǎn)業(yè)設(shè)備通訊及後端整合時(shí)間問題，圖為工研院與鳳記共同展出的「押出機(jī)參數(shù)監(jiān)測與異常警示分析模組」。（source：工研院）

科技龍頭微軟(Microsoft)就利用數(shù)位雙生技術(shù)，透過虛擬模型及資料蒐集、預(yù)測與分析組建機(jī)臺設(shè)備，可以在無實(shí)體物件時(shí)透過軟體直接計(jì)算數(shù)據(jù)與訊號，加速機(jī)臺製程並減少錯(cuò)誤率。導(dǎo)入Microsoft Teams、Surface Hub等數(shù)位解決方案就可以從機(jī)臺設(shè)計(jì)階段與各品牌端協(xié)力工作，讓品牌端與客戶端即時(shí)掌握測試狀況並即時(shí)調(diào)整，加速生產(chǎn)流程。

工具機(jī)業(yè)者擁抱改變 積極數(shù)位轉(zhuǎn)型

除了政府與研究單位加速推動(dòng)工具機(jī)數(shù)位轉(zhuǎn)型，許多業(yè)者早已積極投入數(shù)位轉(zhuǎn)型與智慧製造。永進(jìn)機(jī)械總經(jīng)理陳伯佳指出，不少新型工具機(jī)具備聯(lián)網(wǎng)、智慧監(jiān)測等功能，發(fā)展智慧製造及數(shù)位轉(zhuǎn)型可以朝API串聯(lián)零組件、系統(tǒng)及服務(wù)等商業(yè)模式新思維發(fā)想，建構(gòu)微服務(wù)API資料交換格式的產(chǎn)業(yè)共通標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)，如此才有機(jī)會(huì)建構(gòu)跨領(lǐng)域、多元產(chǎn)業(yè)的軟體服務(wù)聯(lián)盟。

永進(jìn)機(jī)械於2006年導(dǎo)入「豐田式生產(chǎn)管理系統(tǒng)」（Toyota Production System，TPS），在2022年的TIMTOS x TMTS展中發(fā)表全新多軸化智慧彈性製造單元，結(jié)合智慧自動(dòng)化、智慧設(shè)備、智慧管理等元素導(dǎo)入自有廠房，從鑄造、機(jī)械製造、機(jī)臺組裝、檢驗(yàn)到包裝出貨都在廠內(nèi)完成，透過YCMPS生產(chǎn)模式，滿足少量多樣、大量客製化等需求。多軸化智慧彈性製造單元結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)及研發(fā)能力，提供高精度五軸同動(dòng)加工，操作簡單、安機(jī)快速，採樂高積木概念搭配周邊功能，可以在最小占地下依不同Job shop需求靈活擴(kuò)充，有效提升加工精度與品質(zhì)，適用於一般零件及模具加工。

圖3 : 高性能五軸立式加工機(jī)提供高精度的切削性能。(Source：永進(jìn)機(jī)械)

永進(jìn)機(jī)械也希望供應(yīng)商共同數(shù)位升級，因此建立「供應(yīng)鏈管理數(shù)位平臺」。永進(jìn)的智慧管理系統(tǒng)採用機(jī)臺自動(dòng)化操作系統(tǒng)整合在同一介面平臺的「All in One」設(shè)計(jì)，透過微服務(wù)（Micro Service）體系及雲(yún)地共生架構(gòu)，讓所有功能模組依不同需求採取獨(dú)立或組合方式導(dǎo)入，透過雲(yún)端技術(shù)與平臺協(xié)作做到跨廠異地管理、共享資訊，資訊串連後就能提升生產(chǎn)效率，後端中控中心則執(zhí)行分析、管理、控制流程，隨時(shí)掌握人機(jī)料法環(huán)現(xiàn)狀，大幅提升操作便利性、整體生產(chǎn)效率及產(chǎn)品良率。

圖4 : 左圖：CP/CPK製程能力評估：以實(shí)機(jī)加工方式進(jìn)行機(jī)臺加工穩(wěn)定度驗(yàn)證； 右圖：實(shí)機(jī)切削。(Source：永進(jìn)機(jī)械)

臺灣瀧澤科技將2020年視為數(shù)位轉(zhuǎn)型元年，陸續(xù)完成2條智能化產(chǎn)線，串連既有ERP管理、CRM、B2B、B2C、資訊安全等資源，打造智能製造結(jié)合數(shù)位整合系統(tǒng)的戰(zhàn)情室，進(jìn)一步落實(shí)製造數(shù)位化、研發(fā)數(shù)位化、品質(zhì)數(shù)位化的目標(biāo)，並且開發(fā)所需軟體和SaaS微服務(wù)程式，至少提升逾50%綜效。

在2022年的TIMTOS x TMTS展中，瀧澤科技也展出多款模組化超精密、高效複合機(jī)種，如超精密加工機(jī)搭配X-Z軸向液靜壓滑軌、高剛性與高精度車銑複合機(jī)，以及雙主軸、雙刀塔車銑複合機(jī)等。高剛性與高精度車銑複合機(jī)採取高度模組化的節(jié)省空間設(shè)計(jì)，具備6種軸向配置，可選用車/銑削刃物臺或Y軸、芯押臺、副主軸等，還可選配各種高精度配件、上下料機(jī)構(gòu)以利自動(dòng)化生產(chǎn)，滿足多樣加工需求。

圖5 : 雙主軸多工車銑複合機(jī)。(Source：臺灣瀧澤科技)

生存之道在轉(zhuǎn)型 轉(zhuǎn)型從改變思維做起

微軟(Microsoft)客戶成功事業(yè)群總經(jīng)理李乾瑋觀察，製造業(yè)正從「被動(dòng)轉(zhuǎn)型」轉(zhuǎn)為「主動(dòng)轉(zhuǎn)型」。除了數(shù)位轉(zhuǎn)型，當(dāng)2050年淨(jìng)零碳排與相關(guān)法規(guī)陸續(xù)上路，供應(yīng)鏈碳管理同樣勢在必行，數(shù)位解決方案可以協(xié)助製造業(yè)打造綠色供應(yīng)鏈。他建議製造業(yè)採取「數(shù)位轉(zhuǎn)型」與「ESG淨(jìng)零轉(zhuǎn)型」雙軌並進(jìn)策略，先從文化、組織、人才、流程等各面向積極落實(shí)「轉(zhuǎn)型」思維做起，再談數(shù)位轉(zhuǎn)型與ESG淨(jìng)零轉(zhuǎn)型。

臺灣的工具機(jī)產(chǎn)業(yè)多年來以「打群架」概念共榮共存，在數(shù)位轉(zhuǎn)型之路上，腳步並不一致，未來的挑戰(zhàn)在於如何讓工具機(jī)業(yè)者的數(shù)位化進(jìn)程步調(diào)一致。另一方面，工具機(jī)業(yè)者的共同敵人與挑戰(zhàn)是，如何趕上德國與日本的產(chǎn)品品質(zhì)與精密度優(yōu)勢，以及克服中國、韓國產(chǎn)業(yè)崛起的競爭壓力。除了數(shù)位轉(zhuǎn)型，還要想辦法提高產(chǎn)品及服務(wù)的附加價(jià)值。數(shù)位轉(zhuǎn)型是一道不容易跨越卻不得不跨的檻，但是不進(jìn)則退，臺灣工具機(jī)業(yè)者能否持續(xù)靠打群架固江山，「數(shù)位化」這一仗很關(guān)鍵。