打破壟斷自行研發「工具機的大腦」

2015/03/14 |

科技能源

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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。

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。

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）。