技術通報 293期_工具機產業逆境突圍的爆發力—PMC 推動工業局智慧機械計畫成果 2023.04.25

 

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前言

工具機產業景氣概況

智慧製造大突破 全台設備機械聯網五年內破萬台

競賽大擂台 促動產業發揮創意和精進

工具機產業契機與展望

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▋ 前言
　　2022年全球經濟先後面臨烏俄戰爭、通膨升溫及美國升息，面對愈加嚴峻的產業環境，臺灣工具機產業除持續深化工業基礎技術，掌握終端市場需求，建立加工應用與服務能量，提升產品附加價值與品質可靠度；並且導入綠色供應鏈，落實節能減碳，才能強化臺灣工具機產業競爭力，成為提供全球客戶完整解決方案之高值設備生產國。近幾年，全球消費與工業產品需求增溫，2021年工具機產值反彈至1,249億元，2022年更上一層樓到1,276億元。在面對疫情常態化，景氣復甦動能持續加柴添火，製造業回流效應加持下，以及各國紛紛建立在地供應鏈，推動生產自動化、智慧化，製造流程從長鏈變短鏈，以因應快速回溫的市場需求，帶動新一波終端應用市場的工具機需求。

 

▋ 工具機產業景氣概況
　　臺灣工具機產業去年景氣概況，根據財政部關稅總局海關進出口貿易統計初步值，經台灣工具機暨零組件工業同業公會整理，2022年工具機累計出口金額為30.23億美元，較2021年同期成長8.6%，其中金屬切削工具機產品出口金額約25.43億美元，較去年同期成長10.4%，金屬成型工具機產品出口金額為4.8億美元，較去年同期微幅成長0.2%。以國別區分，2020年臺灣工具機出口前十大國家依出口金額排序為中國大陸、美國、土耳其、俄羅斯、越南、荷蘭、義大利、印度、泰國、馬來西亞。中國大陸為我國工具機產品出口最大市場，占整體之比重達26.7%，較上年同期衰退11.2%；第2出口國為美國，占整體之比重達14.7%，出口較去年同期大幅增加37.7%；2019年土耳其為出口市場第10名，但近兩年已躍升至第3名，占整體之比重8.4%，出口較2021年同期成長5.4%，是近年我國工具機產品主要出口國家中出口成長動能最強的國家。

 

▋ 智慧製造大突破 全台設備機械聯網五年內破萬台
　　數位製造的第一步就是要聯網！精密機械研究發展中心(PMC)執行經濟部工業局「協助製造業智慧應用升級輔導計畫-智慧機上盒(Smart Machine Box/SMB)輔導計畫」，藉由63家系統整合商的開發設計經驗，協助共17類產業399家中小企業順利跨出數位轉型的第一步，成功讓舊有機台設備數位聯網化，累計完成10,466台設備聯網，超越5年9,100台的目標，達成萬機聯網的里程碑。
　　PMC董事長莊大立表示，過去在製造業舊有設備的生產管理中，需高度仰賴人力與紙本作業，導致各種人力時間成本過高，SMB恰恰可以解決這些問題，有效提升設備管理上的資訊收集與處理的效率，而在這幾年持續推動下，受輔導的廠商真的都獲得滿意的數位升級回報。
　　於3/7舉行成果發表會，邀請極具代表性數位轉型成功廠商，包含炬將科技、創維塑膠、亦良公司等進行轉型升級的心路歷程分享。希望藉由成功的案例經驗的分享，鼓勵目前尚未踏上數位化進程的廠商能夠加緊腳步，以不繞路的轉型升級帶來創新。
　　PMC配合推動製造業基礎數位化，18家產業公協會共同見證SMB協助製造業達成萬機聯網（10,466台）。
　　此外，PMC也協助執行工業局智慧機械產業推動相關計畫，促動工具機產業導入數位化與精實生產管理，落實減碳生產，逐步往數位化、數位優化及數位轉型邁進。以下精選數個成果案例，跟大家一起KEEP IN WALKING-SMART WORKING：

1.工具機製程履歷數位化解決方案

　　老闆每天都接到雪片般頂尖人才的履歷，在傷腦筋怎麼選擇的當下，這份工廠端數秒送來的數位履歷，讓老闆立即明確決策判斷，省下好幾個億的生產成本。
　　工具機製程履歷數位化解決方案是使用一台主機和水平儀、測距儀、槓桿量表透過藍芽做數據傳輸，將過去工具機製程中產生的紙本記錄資料轉化為數位化資訊來進行數位化管理，透過數位化管理盡可能減少人為誤差和資料傳達的時間來達到製程資料可追溯、可分析、可再利用，以達到提高工具機製程效率與創造產品新價值。
　　臺灣產量最大數控旋轉工作臺的德川機械，這幾年不斷數位化再升級。透過工業局「產創主題式：建構工具機產線智慧系統升級計畫」，導入PMC MeSure數位生產履歷系統，在工廠成品檢驗流程中導入履歷數位化，不但讓數據馬上被攤在陽光下檢視，還透過資料庫數位化幾何精度分析與QC分析，讓以往找一個要花一天找一個產線的問題，現在只要手一滑，就能掌握生產大小事，更把過去用紙紀錄高昂的人事與紙張消耗與保存空間成本通通省下來了。

2.棧板式自動倉儲系統-高效、自動化、倉儲物料存取管理

　　工廠為了使生產線進行不間斷生產，於廠內設置物料暫存區使能長時間連續供應物料，但傳統工廠的物料暫存區物料空間有限，容易造成物料存放凌亂，進而導致生產人員需要耗費許多時間管理與尋找物料。因此，PMC針對當今產業工廠空間物料儲存需求進行解析，發展高儲存密度、高資訊化的「棧板式自動倉儲系統」。
　　台灣軸承螺帽產量第一，全球市占率第3，連製造蘋果手機的機台軸承都靠它的<盈錫精密>，不到200人的公司年營業額6億，靠的就是持續數位化再生級。

• 自動化執行儲位取放指令，快速精準控制倉儲設備搬運貨品。
• 電腦即時記錄出入庫作業，精準掌控貨品狀態進行庫存管理及數據處理。
• 立體化倉儲架構，提高空間使用率。

　　透過工業局輔導案計畫協助下-棧板式自動倉儲系統，盈錫去年把出入庫倉儲立體化，不但節省空間，透過一只平板，就可精準控管物料庫存與資訊，從AGV傳送到倉儲高架車，高架車與伸縮插貨機構進行垂直或水平方向貨物移動取放。從物料的存放與上下料，至產線刀具的儲存，發展一系列針對工具機導入智慧製造工廠的自動化整合解決方案。這套系統讓物料選取準確度增加10倍、取入料效率提升2倍。

3.溫差只有±0.1K的空間

　　以國內第一大工業溫度控制設備專業製造廠<哈伯精密>為例，在透過經濟部工業局產業升級創新平台輔導計畫「智慧節能高精度恆溫工業冷卻系統升級計畫」下，主要由壓縮機、風扇馬達、泵浦馬達三大零部件配合相關控制及相關智慧化功能地開發來提升市場競爭力。因應國際級使用者之大型工業需求，採用變頻控制系統，以DC馬達及DC壓縮機，使現有機型能耗大幅降低40%，並透過PID運算技術控制馬達轉速，提供更穩定的溫度精度。
　　為提升使用者精確掌握冷卻機的即時狀態及操控的便利性之目的，建置多感測器監控冷卻機狀態，如：電流、耗能、溫度、流量…等數據收集，提供使用者更全面化的訊息，並透過通訊介面進行遠端傳輸功能，以期能應用於工廠管理的定期保養、生產效率、製成異常…等皆能快速確認、即時排除並縮減設備維護排查之工作量，提高管理效率。
　　打造了±0.1k溫差精度、DC變頻+PID減少11,117度/年電量、減少冷媒CO2達30%以上的冷卻機，在環保上開啟了新一代的視野；同時，在系統監測、數位IOT與預知保養技術開發下，更讓工具與主軸冷卻機數據串聯，提高加工精度穩定與快速排除設備異常問題。

4.透過拓樸優化技術、預先算出機台的黃金比例

　　另一家新衛電腦機械(Eumach)專注超過30年全系列數控加工中心機的開發，贏得了世界52多個國家在模具加工行業的信賴和認可，成為臺灣經濟外交的模範大使。
　　目前CNC工具機產業中，在機台設計開發上仍採用傳統經驗法則進行設計，開發耗時難以提升效率，且透過結構分析可得知剛性較弱結構件以提高優化效率，但在優化設計的過程中常機台所增加重量與提高剛性數值不成比例，無法有效率優化及輕量化結構件重量。新衛電腦機械(Eumach)經由工業局「智機產業化推動計畫」輔導案，導入結構拓樸優化降低人為主觀因素，自動計算結構最佳化結果以符合實際製造所需，導入設計參數優化，同時兼顧優化剛性與輕量化結構建重量。
　　碳中和議題在全球持續發酵，隨著離淨零碳排目標越來越近，工具機的結構件大多由鑄鐵所構成，若能在設計階段就將結構重量降低將有助於減少在生產製作、運輸及使用過程所產生的二氧化碳排放，提高工具機產品優勢。

 

▋ 競賽大擂台促動產業發揮創意和精進
　　為促使產業朝智慧化和低碳化持續改良精進，PMC配合工業局於TIMTOS 2023期間舉辦第16屆工具機「研究發展創新產品」競賽，於開展前每一家參展並參加競賽的廠商，皆以開始競賽的各項活動。本競賽共分為六種競賽類型，分別為「綜合加工機及其加工單元類」、「CNC車床及其加工單元類」、「其他數控工具機及其加工單元類」、「數值控制工具機及其加工單元」、「數值控制工具機關鍵零組件類」，最終於所有參賽作品中綜合評選出「節能減碳暨智慧產品創新獎」。
　　參加競賽廠商更是投入相當多資源，以爭取最佳成績。在經歷初選與複選結果共有32家廠商36件作品進入選最後決選。開展之後正式進入決選評分的階段，參與評分的委員均是工具機產業的先進與專家。評分時參賽廠家皆發揮出各機台的最大性能、特性與獨特之專利，以展現與眾不同的技術。各公司無不卯足全力、竭盡所能的把機台優勢傳達給評審委員們，在經過評審委員依創新性、智慧化與實用性、結構精度與品質、市場性、經濟性、審美性等分項給予分數。 ▋ 工具機產業契機與展望
　　疫情、戰爭、天災人禍，全球各地從過去幾年至今歷經無數黑天鵝飛舞，穩步向前的時代已經過去，取而代之的是無止盡的變動，也帶來一連串創造、改變、轉換和逆轉的機會，許多企業在動盪時刻成功抓緊商機，市場愈動盪，企業必須愈靈活，才能比競爭對手更快掌握強大的差異化和可持續的競爭優勢。如何在新常態佔得先機、維持成長，乃為考驗企業真本領的關鍵試煉。
　　強化工具機產業在智慧製造及智慧機械的附加價值，透過智慧機器人、物聯網與大數據等技術，推動工具機產業朝設備智能化、工廠智慧化與系統虛實化發展，一步步打破產品和服務的藩籬將營運範疇由工具機產品擴增至終端使用者完整解決方案(TOTAL SOLUTION) 藍海利基市場。
　　近年來，淨零永續議題持續熱議，減碳已是不可逆趨勢也是企業無法迴避的挑戰，企業在推動碳中和的過程中，不能期盼用現在的科技來解決，因此零碳排的目標其實也為工具機產業技術創新帶來新商機。
　　碳中和趨勢，省能源、省空間、省耗能，實現客戶智能化產線解決方案，達到智慧工廠的需求，並以研發數位化、製造數位化、服務數位化、管理數位化四大方向優化精進。在下世代的工具機產品中注入新思維，首要進行的任務為工具機要整合再加值，達到智慧製造的五個層次，包含聯網化、可視化、透明化、預測化及智慧化，結合價值鏈與製造的垂直與水平整合，串聯服務、機電整合、自動化等全方位的解決方案為核心價值，不斷創新研發提升品質，並透過產品差異化，發揮「細節成就完美的精神」。當市場不再侷限工具機單機產品，發展智慧化，先進自動化生產線、建構「服務導向的製造能力」將線上與線下資訊能夠完整被蒐集、整合，將會是未來重要的技術發展趨勢。

 

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