因應(yīng)現(xiàn)今全球製造業(yè)快速變動，與追求數(shù)位永續(xù)的國際產(chǎn)業(yè)環(huán)境，終端應(yīng)用產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)型為高價(jià)值或客製化加工需求，採行批量彈性生產(chǎn)製造。臺製CNC數(shù)控系統(tǒng)廠商則工具機(jī)產(chǎn)業(yè)開始發(fā)展超過20年，擴(kuò)及產(chǎn)業(yè)機(jī)械、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域，也期待從中找出生存契機(jī)。

雖然過去臺灣機(jī)械產(chǎn)業(yè)透過完整的產(chǎn)業(yè)鏈、高性價(jià)比與彈性化生產(chǎn)能力，而在全球機(jī)械產(chǎn)品市場佔(zhàn)有一席之地。但到了如今面臨「全球化已死」，國際地緣政治衝突風(fēng)起雲(yún)湧的年代，前有歐日系老牌大廠掌握關(guān)鍵CNC數(shù)控系統(tǒng)，壟斷高階機(jī)種市場，更透過工業(yè)4.0、日圓貶值優(yōu)勢加劇競爭；後有中國大陸挾終端應(yīng)用需求，舉國強(qiáng)化「新質(zhì)生產(chǎn)力」急起直追，臺廠勢必要加速轉(zhuǎn)型加值，才能保有一線生機(jī)。

然而，由於臺灣機(jī)械業(yè)者多屬中小企業(yè)，研發(fā)與市場行銷能力有限；包含高階控制器、精密感測器等核心零組件仍仰賴進(jìn)口，也是現(xiàn)今臺灣機(jī)械產(chǎn)品提高國際市場競爭力與附加價(jià)值的重要障礙。除了近年來配合「智慧機(jī)械」產(chǎn)業(yè)政策，積極推行「智機(jī)產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)機(jī)智慧化」策略，臺製控制器廠商也從CNC工具機(jī)產(chǎn)業(yè)之外，擴(kuò)及一般產(chǎn)業(yè)整線/廠專用機(jī)應(yīng)用。

於今年機(jī)械公會（TAMI）發(fā)表的新版《臺灣機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，也具體規(guī)劃業(yè)者應(yīng)在2035年實(shí)現(xiàn)「產(chǎn)值倍增突破3兆、附加價(jià)值率達(dá)到35%以上、人均產(chǎn)值新臺幣600萬元」的10年藍(lán)圖，其中利潤占比高達(dá)30%~40%的CNC數(shù)控系統(tǒng)更是核心關(guān)鍵議題！

機(jī)械產(chǎn)業(yè)白皮書指引　提高附加價(jià)值率刻不容緩

根據(jù)白皮書統(tǒng)計(jì)2013~2021年間，臺灣機(jī)械業(yè)附加價(jià)值率（生產(chǎn)毛額/生產(chǎn)總額）約為24.0%~28.3%，其中生產(chǎn)毛額包含營業(yè)盈餘、受雇人員報(bào)酬，該如何持續(xù)提升兩者數(shù)值，則是可否提升附加產(chǎn)業(yè)價(jià)值率的關(guān)鍵。

機(jī)械公會也針對產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)圖規(guī)劃，召開研發(fā)法人諮詢會議，邀請工研院、金屬中心、精機(jī)中心等技術(shù)發(fā)單位專家出席，就機(jī)械領(lǐng)域技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目規(guī)劃提出意見，並請各法人提出擬投入的機(jī)械領(lǐng)域技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目。

於調(diào)查問卷中提出3項(xiàng)能協(xié)助提升機(jī)械企業(yè)競爭力的關(guān)鍵技術(shù)、零組件與軟體，也獲得廠商認(rèn)同有很高的發(fā)展必要性，包括：

1.有助於提升關(guān)鍵零組件，例如軸承、螺桿、線軌、齒輪等效能與品質(zhì)的設(shè)計(jì)、製造、檢測技術(shù)、設(shè)備、軟體。

2.能提高機(jī)械產(chǎn)品價(jià)值的關(guān)鍵零組件，例如精密控制器、感測器、雷射元件等設(shè)計(jì)、製造、檢測技術(shù)、設(shè)備、軟體。

3.機(jī)械產(chǎn)品、零組件的可靠度評估，以及改善可靠度的相關(guān)技術(shù)、方法、設(shè)備、軟體。

圖一 : 關(guān)鍵技術(shù)、零組件與軟體發(fā)展需求（source：TAMI）

產(chǎn)學(xué)研開發(fā)控制器　解決終端加工應(yīng)用課題

長期推動臺製控制器發(fā)展的精密機(jī)械研究發(fā)展中心（PMC）執(zhí)行副總經(jīng)理李健勳也指出，回顧臺灣發(fā)展自製CNC控制器超過20年以來，由於臺灣工具機(jī)產(chǎn)業(yè)以出口導(dǎo)向?yàn)橹鳎瑑?nèi)需市場規(guī)模不足，而遲遲無法在市占率有所突破，在泛用型標(biāo)準(zhǔn)機(jī)種已無法與歐日系品牌大廠競爭，破兆元產(chǎn)值就有30%落入外商口袋。

因此建議臺製CNC控制器廠商可從End user角度出發(fā)，順應(yīng)全球供應(yīng)鏈重組、在地化趨勢，針對不同產(chǎn)業(yè)所需的專用加工機(jī)，協(xié)助強(qiáng)化差異化、客製化服務(wù)的特色，並發(fā)揮機(jī)械業(yè)在地聚落協(xié)同研發(fā)的優(yōu)勢，持續(xù)整合創(chuàng)新智慧化功能硬體模組、軟體應(yīng)用程式App，以及高效率加工方案。包括經(jīng)濟(jì)部產(chǎn)發(fā)署與技術(shù)司，也會要求研究法人單位為此挹注資源，光是2025~2028年便已編列上億元預(yù)算補(bǔ)助，共同投入解決終端加工應(yīng)用課題，逐步從泛用機(jī)往高階高值化機(jī)種發(fā)展。

臺製控制器大廠集結(jié)　延伸AIoT調(diào)機(jī)和預(yù)診加值

圖二 : 臺達(dá)機(jī)電事業(yè)群經(jīng)理劉淵銘認(rèn)為，臺灣工具機(jī)產(chǎn)業(yè)勢必要加速投入智能生產(chǎn)，臺達(dá)也積極與業(yè)界密切交流，並協(xié)助精進(jìn)開發(fā)智能設(shè)備，分別導(dǎo)入不同應(yīng)用領(lǐng)域。（攝影：陳念舜）

臺達(dá)機(jī)電事業(yè)群經(jīng)理劉淵銘表示，由於近年來全球經(jīng)濟(jì)景氣低迷，促使臺灣工具機(jī)產(chǎn)業(yè)勢必要加速投入智能生產(chǎn)。臺達(dá)也協(xié)助精進(jìn)開發(fā)智能設(shè)備，並分別導(dǎo)入智能調(diào)機(jī)、預(yù)兆診斷、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、數(shù)位分身（Digital twins）、人工智慧（AI）等領(lǐng)域應(yīng)用。

其中的「智能調(diào)機(jī)」，有別於過去工具機(jī)加工和調(diào)校參數(shù)都須先取得波形分析，再經(jīng)過傅立葉轉(zhuǎn)換後，仰賴專家來調(diào)整完成最佳化參數(shù)。現(xiàn)在只要透過上位機(jī)臺讓使用者方便設(shè)定、啟動cycle start，即可在機(jī)臺運(yùn)作時(shí)與底層設(shè)備緊密交握，採集必要數(shù)據(jù)和足夠算力。

隨之經(jīng)由量測、伺服馬達(dá)、驅(qū)動器，自主學(xué)習(xí)與調(diào)機(jī)；再通過總線控制，確保金屬加工時(shí)，在伺服控制上的高頻取樣數(shù)據(jù)和補(bǔ)償表現(xiàn)，都能與控制器完美結(jié)合，而不須專家在現(xiàn)場監(jiān)控波形出現(xiàn)mm的誤差再調(diào)整參數(shù)，只須透過控制位置、速度、電流操作，就能將加工紋路最佳化。

其次是「預(yù)兆診斷」，由於工具機(jī)通常扮演加工業(yè)者的印鈔機(jī)角色，3C產(chǎn)業(yè)要求24/7模式不間斷生產(chǎn)，更不允許意外停機(jī)，而需要藉此提醒客戶可能出問題的刀具、零組件。隨著採集資料越來越容易、CPU運(yùn)算能力加強(qiáng)，再搭配自學(xué)習(xí)辨識能力，即可透過電流模型來預(yù)測螺桿是否損害或加工良好。加上第三項(xiàng)的「物聯(lián)網(wǎng)」，已由工業(yè)3.0單機(jī)自動化朝整線/廠自動化發(fā)展，甚至可透過手機(jī)監(jiān)控OEE等數(shù)據(jù)可視化，以CPU運(yùn)算來執(zhí)行不同學(xué)習(xí)最佳化。

第四項(xiàng)為「數(shù)位分身」，在今年TMTS展場已四處可見，目前臺達(dá)正投入與機(jī)臺模型結(jié)合，控制器從CAD/CAM角度切入生產(chǎn)過程，規(guī)劃最佳化路徑防碰撞，逐步掌握各環(huán)節(jié)越來越清晰的資訊。以免若在加工過程中出現(xiàn)問題，即可判斷是否出自控制器命令或前期的CAD/CAM路徑、G-code或伺服調(diào)機(jī)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，所造成產(chǎn)品報(bào)廢、撞機(jī)受損等不必要的浪費(fèi)和排碳。待運(yùn)算能力越來越強(qiáng)，還可在加工前從整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)、動作模擬、計(jì)算預(yù)測結(jié)果。

最後的「AI」其實(shí)與前四項(xiàng)都息息相關(guān)，過去從大數(shù)據(jù)運(yùn)算發(fā)展到AI階段，皆受限於記億體、CPU等算力不足，如今則成為現(xiàn)在進(jìn)行式，邁向很重要的未來前景。今年也看到有參展商利用臺達(dá)新款控制器的4核心Linux平臺，透過API介面及算力整合開發(fā)客製化產(chǎn)品，以脫離泛用型標(biāo)準(zhǔn)機(jī)競爭的紅海。

臺達(dá)現(xiàn)也強(qiáng)調(diào)工藝整合know how與開發(fā)專用機(jī)的重要性，如在TMTS 2024已看到開始有客戶只要讀取2D圖檔，等待業(yè)界將描述問題特徵化且與API整合，內(nèi)嵌入多個(gè)AI模型，再透過API與Chat GPT即可生成加工程式。

機(jī)電系統(tǒng)及工藝整合　實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳目標(biāo)

圖三 : 目前控制器發(fā)展趨勢不只從CNC數(shù)控系統(tǒng)整合商角度，還須在機(jī)臺、工藝整合領(lǐng)域攜手合作。（攝影：陳念舜）

接下來還要關(guān)切的是節(jié)能減碳，畢竟終端使用者也會為了減碳，而要求上游設(shè)備供應(yīng)商須更智慧還要夠綠！包含產(chǎn)品和製程的碳足跡，從輸入原物料、生產(chǎn)和零組件組裝階段，都是產(chǎn)業(yè)鏈上下游業(yè)者都要全面投入的運(yùn)動。

劉淵銘指出，臺達(dá)新款NC5控制器還必須能為此，提供計(jì)算碳足跡等記錄的功能，以符合ISO14955規(guī)範(fàn)。目前發(fā)展趨勢不只從CNC數(shù)控系統(tǒng)整合商角度，還須在機(jī)臺、工藝整合領(lǐng)域攜手合作。

並加入AI算力、算法模型等，建立製程可穩(wěn)定生產(chǎn)、品質(zhì)管理的標(biāo)準(zhǔn)化流程，才能大幅提升機(jī)臺智慧化，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)預(yù)測及最佳化；投入刀具/主軸數(shù)據(jù)監(jiān)控、生產(chǎn)/設(shè)備數(shù)據(jù)應(yīng)用分析，執(zhí)行加工業(yè)者所需高效生產(chǎn)。目勤在許多國內(nèi)外高階標(biāo)準(zhǔn)型控制器。客戶所需的智慧化，則不外乎將複雜工業(yè)變得簡單且提升產(chǎn)能，讓工具機(jī)成為自動印鈔機(jī)。

串聯(lián)上下游IT、機(jī)器人系統(tǒng)　打造自動化產(chǎn)線

圖四 : 寶元數(shù)控基於多年來控制與自動化經(jīng)驗(yàn)，在TMTS 2024發(fā)表自家智慧工廠LNC WIFS，分為3段架構(gòu)整合板式家具生產(chǎn)過程。（攝影：陳念舜）

寶元數(shù)控處長梁皓博則發(fā)表自家智慧工廠LNC WIFS，為該公司基於多年來控制與自動化經(jīng)驗(yàn)，整合板式家具生產(chǎn)過程。又可分為3段架構(gòu)：由最前端LNC Home Design，提供室內(nèi)設(shè)計(jì)師使用的平臺，搭配寶元代理的CAD/CAM軟體，快速高彈性完成設(shè)計(jì)工作，具備強(qiáng)大渲染功能；

到了中段資訊系統(tǒng)LNC Home Quote/LNC Home MES拆單、報(bào)價(jià)和排單，將轉(zhuǎn)出的加工程式經(jīng)過通訊連結(jié)介面（LNC Recon、WebAPI、Socket、IO），上傳到後段LNC Hone Central機(jī)臺中控臺/雲(yún)端生產(chǎn)資訊系統(tǒng)，派工到不同機(jī)臺加工。

LNC Home MES優(yōu)勢在於設(shè)計(jì)文件發(fā)送到家具製造廠後，可加入櫃體自動一鍵拆件、一鍵檢查，避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；快速將設(shè)計(jì)導(dǎo)入製造，可以設(shè)定並保存用戶可根據(jù)自家廠內(nèi)的生產(chǎn)工藝，來直接快速生成或拆解、分離成不同屬性的加工程式。

再經(jīng)過LNC Home SCADA監(jiān)控、LNC Home WL串聯(lián)對應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備加工，直到後端家具製造廠製造，打造基於工業(yè)4.0理念和5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)默F(xiàn)代化智能櫥櫃家具生產(chǎn)線。其中SCADA在資訊系統(tǒng)中負(fù)責(zé)整廠及全製程資訊管理，可透過遠(yuǎn)端戰(zhàn)情室、中控臺、PC/手機(jī)App監(jiān)控所有生產(chǎn)設(shè)備的第一手資訊，並排除故障，可針對客戶需求客製化多樣標(biāo)準(zhǔn)功能。

其中在AI視覺辨識系統(tǒng)，則分為AIWG木紋檢測系統(tǒng)、AI-2000瑕疵辨識系統(tǒng)，LNC Home WL處長陳飛旭表示，如今寶元的刀具檢測除了使用次數(shù)、時(shí)間、切削行程，還加入刀具及工件材質(zhì)、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率等更多資料，得知更精準(zhǔn)損耗率和預(yù)測刀具壽命。

透過獨(dú)家AI技術(shù)及演算法，可準(zhǔn)確區(qū)分天然木紋類型，能識別不同類型板材的紋理，應(yīng)用於檢測多種不同家具瑕疵。另透過大型碼垛機(jī)器人搭配視覺系統(tǒng)、AI控制器，處理不同尺寸板材在相同層次堆疊，並維持重心不倒塌。

新代科技處長陳飛旭進(jìn)一步說明，該公司最近推出的IIoT智慧感測加值方案，利用CNC控制器能力足夠適用於不同產(chǎn)業(yè)需求，將控制器人機(jī)介面發(fā)展成工具，提供客製平臺以協(xié)助提升控制器介面質(zhì)感與友善性；開發(fā)專屬CAD/CAM與調(diào)校功能，可採用對話式產(chǎn)生加工路徑，滿足許多業(yè)者想包裝的自家工藝強(qiáng)項(xiàng)需求。

圖五 : 新代科技處長陳飛旭指出，新代推出生產(chǎn)智慧雲(yún)方案，迎合現(xiàn)今單機(jī)→自動化→雲(yún)端應(yīng)用趨勢，並透過聯(lián)達(dá)雲(yún)端智慧服務(wù)，專為金屬加工業(yè)打造模組化解決方案。（攝影：陳念舜）

新代還推出生產(chǎn)智慧雲(yún)方案，迎合現(xiàn)今單機(jī)→自動化→雲(yún)端應(yīng)用趨勢，並透過聯(lián)達(dá)雲(yún)端智慧服務(wù)，打通各環(huán)節(jié)端點(diǎn)蒐集資訊。專為金屬加工業(yè)打造一套平臺系統(tǒng)整合相關(guān)軟體應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)「好用、輕量、整合、開放」目標(biāo)；搭配模組化解決方案，依工廠管理、接單生產(chǎn)類型流程和數(shù)位化程度逐步導(dǎo)入，利用模組化管理快速搭建多元解決方案。

藉此先讓老闆看得到投資有回報(bào)，再分階段導(dǎo)入機(jī)聯(lián)網(wǎng)、局部數(shù)位化，其中如遠(yuǎn)程刀補(bǔ)功能，即可利用上下料、加工、機(jī)邊量測過程中，一旦發(fā)現(xiàn)尺寸有偏差，透過通訊補(bǔ)償?shù)毒咧料乱还ぜ匮a(bǔ)精度，或破損後換刀，實(shí)現(xiàn)管理到位、生產(chǎn)可控，最後實(shí)踐智慧數(shù)位工廠。

簡化人工智慧　超前部署次世代CNC控制器

圖六 : 臺灣大學(xué)教授蔡孟勳建議業(yè)者開發(fā)次世代CNC控制器的願景，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)高速、高精、高品質(zhì)、高能源效率，以及低加工成本等目標(biāo)。（攝影：陳念舜）

臺灣大學(xué)教授蔡孟勳則指出，現(xiàn)今有許多臺灣CNC工具機(jī)加工誤差與產(chǎn)生紋路的關(guān)鍵原因，主要在於前期CAD/CAM規(guī)劃加工階段，而非後期CNC數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)和伺服參數(shù)錯(cuò)誤，或是結(jié)構(gòu)及主軸振動、垂直度誤差等問題。

但由於商用CNC控制器追求穩(wěn)定，系統(tǒng)相對封閉，目前仍難以整合Edge AI與控制器，而須仰賴機(jī)邊及雲(yún)端AI的推論結(jié)果時(shí)，容易因?yàn)榻?jīng)通訊傳遞到機(jī)臺的資訊延遲。蔡孟勳還為此分析各種CNC+AI晶片（CPU、NPU、GPU、CPU+NPU、FPGA）的可能解決方案。加上AI模型過於龐大，至今尚未有針對CNC控制器的AI模型管理系統(tǒng)，造成AI模型的部署、更新及管理不易。

因此建議業(yè)者開發(fā)次世代CNC控制器的願景，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)高速、高精、高品質(zhì)、高能源效率，以及低加工成本等目標(biāo)。同時(shí)具備完整感測器和通訊介面，則得以監(jiān)測及預(yù)診多感測器刀具磨耗狀態(tài)；執(zhí)行智能化調(diào)校插補(bǔ)與伺服參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制器參數(shù)最佳化；進(jìn)而導(dǎo)入轉(zhuǎn)移學(xué)習(xí)，執(zhí)行機(jī)臺（主軸＋軸向）熱變形補(bǔ)償。

無論是Embedded AI或是Edge AI都必須關(guān)注該如何在保持預(yù)測準(zhǔn)確度同時(shí)，進(jìn)行AI模型簡化，應(yīng)用於建立與機(jī)械相關(guān)的AI模型與參數(shù)最佳化，減輕AI推論負(fù)載。適合安裝多個(gè)AI模型和線上調(diào)整功能，利用AI影像解析與判讀紋路，有助於未來將AI技術(shù)落地於嵌入式AI CNC控制器，整合CNC運(yùn)動控制（motion control）與AI推論功能。

**刊頭圖（攝影：陳念舜）