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打破壟斷 自行研發「工具機的大腦」

2015/03/14 | | 標籤:

文/劉珈均

台灣的工具機產業產值排行世界第四,但工具機的核心零組件、堪稱工具機大腦的「控制器」長期由國外廠商壟斷,工研院機械所投入研發工具機控制器,一步步達成工具機核心技術自主。

工具機有「機械之母」的稱號,負責切削、加工各式金屬零組件,隨用途不同又分為車床、銑床、鑽床等,工具機對於國防、航太、汽車等產業是不可或缺的重要夥伴,有些工業國家以工具機產值評量國力。依電腦化程度,可分為完全手工控制的金屬切削機、部分自動化的數值控制工具機(NC)、完全電腦控制的電腦數控工具機(CNC)。對工具機來說,控制器是大腦,按照程式指令操控作業流程,讓製程更精準。

「研發這個是為了解決工具機最關鍵零組件『控制器』的壟斷與自主問題。」機械所組長蘇興川談起初衷與目標時,話語中帶著一種破釜沉舟的深刻與重量。除了壟斷,另一壓力來自兩岸經濟合作架構協議ECFA,依照協議規定,到2016年,車床控制器若未使用兩岸的控制系統,便會取消原本的免稅優惠,必須課稅。

機械所組長蘇興川。

機械所組長蘇興川。

控制器佔了工具機3至5成的成本,台灣生產的高階工具機皆搭配進口的CNC控制器,例如全世界市佔率達50%的日本發那科(FANUC)、德國西門子(SIEMENS)、海德漢(HEIDENHAIN)等。國產的控制器因為穩定性尚不如國際大廠,只能搭配中低階工具機。

各控制器大廠有獨特的通訊介面,各廠牌元件無法通用,也不會開放軟體讓使用廠商依需求加值。技術自主可提升工具機的附加價值,工具機使用者也能依需求調整功能。面對近乎徹底被壟斷的產業,團隊必須苛求所開發的控制器品質,還要以良好的「售後服務」取勝。在技術層面,團隊大量用軟體技術提升其價值,台灣資通訊產業支撐出品質高而價格相對便宜的產品,團隊並設計觸控式的圖形化界面,讓操作更直覺。

「作控制器有百分之70的部分都在寫軟體!」蘇興川說,控制器的軟體工作量相當大,且架構相當複雜,要從最底層的核心寫到最高層的軟體,工程師還要了解機械特性與切削特性等,要培養熟悉機械特性、足以勝任寫控制器軟體的工程師大約要花三年。蘇興川坦言,台灣的軟體工程師不易進入這產業,大多會去寫手機APP等,當初花了許多精神才建構起這團隊,團隊多達五十人,約30人負責研發核心技術,20人負責應用推廣。

工程師操作CNC工具機。

工程師操作CNC工具機。

蘇興川說,通常工具機產業都會有個「母體產業」作為支撐,例如義大利、德國、日本都有汽車產業支持著,另有些國家原本有發展工具機產業,但國家變得富有之後便漸漸放掉。台灣的情況較特別,雖沒有大量需求工具機的母體產業,仍有不錯的工具機產業、有完整的產業聚落。台灣製造的工具機大多外銷,曾經外銷到美國的貿易情況太好,一度讓美國管制台灣進口的工具機數量,此舉雖限制了貿易往來,但也讓各國知道台灣有CP值最高的CNC工具機。目前以工具機產值而言,台灣排名第四,第一二名是德國與日本。

目前這款控制器主要用在三個領域,一是線切割放電加工機,在工研院團隊努力下,從無到有建構出線切割放電加工機的生產鏈,現今台灣成為該機型的世界第三大生產國;第二用在機器人產業,搭配台灣一家關鍵OEM廠商,已出了三萬套控制器系統到這領域;以及共占了工具機數量70%的三大應用機型(綜合加工機、車削中心機與臥式鑽孔中心機)。

蘇興川說,通常工具機產業都會有個「母體產業」作為支撐,例如義大利、德國、日本都有汽車產業支持著,另有些國家原本有發展工具機產業,但國家變得富有之後便漸漸放掉。台灣的情況較特別,雖沒有大量需求工具機的母體產業,仍有不錯的工具機產業、具有完整的產業聚落,產品大多外銷,曾經工具機外銷到美國的貿易情況太好,一度讓美國管制台灣進口的工具機數量,此舉雖限制了貿易往來,但也讓各國知道台灣有CP值最高的CNC工具機。目前以工具機產值而言,台灣排名第四,第一二名是德國與日本。 目前這款控制器主要用在三個領域,一是線切割放電加工機,在工研院團隊努力下,從無到有建構出線切割放電加工機的生產鏈,現今台灣成為該機型的世界第三大生產國;第二用在機器人產業,搭配台灣一家關鍵OEM廠商,已出了三萬套控制器系統到這領域;以及共占了工具機數量70%的三大應用機型(綜合加工機、車削中心機與臥式鑽孔中心機)。

工具機正在切削工件(待加工的金屬)。

工具機切削而成的西洋棋。

工具機切削而成的西洋棋。

工具機正在切削工件(待加工的金屬)。

工具機切削而成的渦輪葉片。

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