即便今年以來工具機產業景氣一片大好，卻更讓人擔心會否重演2008年原物料價格高漲、2010年金融海嘯後景氣快速反彈，導致零組件供應鏈交期遞延與加工廠排隊搶單的惡性循環，尤其今年還增添一例一休等變數，恐令情勢雪上加霜。

所幸在這段時間以來，因為陸續通過M-Team精實管理、智慧機械等政策輔導，已使得機械業逐步擺脫過去交期不準的現象。包括對工具機廠而言，零組件供應鏈不僅過濾訂單，還須從內部改善作起，才算真正具有競爭力。乃透過整合台灣豐沛的新創能量及產業領域知識，建立符合市場需求的技術應用與服務能量；進而使台灣機械產業能快速回應及滿足客戶需求，成為提供終端使用者整體解決方案的最佳選擇。

圖一

近年來工研院智慧機械中心輔導德大機械，建置「M-Team智能化上下游製程整合製造」的範例成果，便強調藉著導入IoT異質資料整合與智慧化排程規劃等技術，建立供應鏈的產能、機台性能與製程履歷，以提升製程效率分析及縮短產品交貨週期等應用服務，增加生產線價值；讓業者了解台灣自動化技術服務業者能量，並擴大應用領域。

此也呼應了當前政府推動智慧機械產業創新的兩大主軸：產業智機化、智機產業化，前者希望讓智慧機械形成解決方案後，導入各行各業，以實現智慧製造；後者則盼能鏈結中部地區的主要精密設備製造和加工業者，滿足智機產業化需求。

德大引進CPS-ERP系統　提升全供應鏈效率與產能

其中，德大機械（deta）自1994年創立以來，便專注投入生產多款刀庫、主軸等關鍵零組件，不僅在台灣工具機市場占有率達5成以上，就連國際工具機大廠如：德國Spinner、DMG與義大利PAMA，美國Fives Cincinnati；以及日本Mazak、Matsuura、Kitamura、OKK、Toshiba，新加坡Makino Asia、南韓Hyundai Wia、印度BFW等，皆成為其主要客戶。多年來亦致力於提升產能及產品附加價值最佳化。但考量過去產品須委外經過大量機械加工、研磨、熱處理、染黑等傳統製程，交期長達30天，供應鏈生產效率低、國際競爭力不足，而選擇接受工研院輔導引進CPS-ERP系統。

工研院智慧工具機中心經理梁碩芃進一步說明輔導德大機械的緣起，係為了解決過去潭雅神地區，乃至於中部精密機械產業群聚共同面臨交期不準的問題。如德大產品在當地須經過大量外包流程，但許多供應商、加工廠排程效率不佳且高度倚賴人工。「30天工期內恐只有7天真正在機台上加工，其他時間都在等待備/派料居多。」所以工研院一開始，就將輔導計畫的目標交期控制在7天內完成。

該CPS-ERP系統分別利用IoT異質資料整合與機台特徵資訊分析技術，建構符合多數業者需要的共通裝置、技術與分析法則，以降低業者導入門檻。讓現行工具機產業鏈的所有上下游廠商都能參與導入含ERP物料與所有組裝線、CNC工具機等軟硬體的CPS智慧化排程系統；並將1、2階CNC加工廠內機台製程軟體蒐集到的感測器數據及控制器參數，含加工時間、刀具、程式、工件，甚至是人員操作履歷等製程資訊；以及不同介面的ERP系統都溝通及密切整合後，匯流到Server DB雲端資料庫整合。

旗下主要負責生產工具機零配件數控四/五軸、旋轉工作台的德川機械公司（detron）雖未在第一波導入組裝可視化流程，但除了自2006年成立以來，便憑藉不斷研究與創新並施以嚴格品質管制，包含為台灣同業中獨家採用德國海德漢ACCOM軟體搭配光學尺，與自製磨床上的DD馬達與旋轉平台、英國Renishaw雷射檢驗設備等，以全檢量測旋轉台的分割精度/重複精度，通過ISO 230-2標準；在鑄件上漆前，先經德國蔡司（Zeiss）三次元量測儀CMM檢測，校正盤面與底部的平行度，以確保每月出貨850台的產品都維持高可靠度。

以及聘請多位有工具機設計人才加入研發團隊，以求整合工具機搭配分度盤，發揮最大實質效能。如其因為採用特殊全圓周剎車環組，獨家增加外環，得以完全控管剎車間隙。當油壓剎車時，避免盤面變形；且油壓夾緊力高達5MPa、鎖緊扭矩大，不致產生漏油問題；軸承組與剎車環組同心度易校正、維修，讓剎車時旋轉中心不會位移，定位誤差小。加上剎車環組最接近工作台盤面，當定位加工時，盤面偏擺較小；高齒深大模數雙導程蝸桿/蝸輪組，比一般接觸齒深及接觸面積大，適合從事重切削。

工研院打造VMX平台　智慧化排程擴及供應鏈

不僅因控管品質優異，足以與進口產品競爭，而獲得各大工具機製造廠商信賴，現在德川還間接受惠於供應鏈加工廠，注入智慧製造能量。包括工研院協助德大投資的1、2階CNC加工廠勁捷、東大、北大等遠端供應鏈建立可視化系統，蒐集所有機台的實際加工狀態、參數、時數與稼動率；甚至推算出員工工時並顯示在網頁，不必費時到現場監控，就能避免因為油氣水電中斷或夾治具損壞，而導致停機。工研院還開發共用介面來蒐集廠內各家品牌CNC控制器參數和感測器數據，並以一致的格式儲存、輸出，協助供應鏈導入機台特徵資訊分析技術，包含主軸負載、切削顫振資料，進行製程異常分析，提升生產效率。

進而利用工研院開發的切削力解析及製程最佳化技術，On-line連線加工機台，擷取製程參數、編譯刀具路徑資訊；再透過切削力學，計算出最適合的加工程式，每點刀具路徑與工件接觸面的切削力，以達到切削/負載最佳化，不致因為負荷忽高忽低，而減損刀具、主軸壽命，優於現今市面上僅能得知工件成型後形狀的CAD/CAM軟體。梁碩芃認為：「由於軟體與CNC控制器相容，使用者只須像以往上傳加工程式，軟體就會自行讀取控制器內部運動座標，並計算每點切削力、負載，逆向調整主軸負載，達到進給率最佳化。德大旗下CNC加工廠即經採用該軟體加工旋轉台零組件後，已確實幫使用者省下11.23%加工週期時間（cycle time）。」

至於製程切削顫振分析技術，則先透過麥克風、加速規測得廠商機台的切削顫振後，再經軟體線上計算出建議迴避的主軸轉速，即時修改加工條件，或將記錄下來的參數交製程工程師處理，以迴避限制轉速範圍。

貫串各家ERP介面　促加工製程可視化與排程最佳化

此外，考量現今市場上品牌大廠的ERP系統對中小企業負擔過於龐大，工研院選擇與系統規模較小、簡易操作的ERP系統商合作，定義共同資料格式，方便將不同ERP介面的資料匯入雲端資料庫，進行更有效率，跨越全供應鏈的排程系統。工研院現也提供自行開發的雲端物聯網平台VMX，建立ERP系統共通介面。進而透過供應鏈資訊可視化及ERP、排程系統整合，分別利用加工製程現況可視化及智慧化供應鏈排程系統最佳化技術，快速讓業者理解如何應用相關技術與系統需求；同步進行跨系統、跨設備的製程效率分析與智慧排程，好更精準掌握所有供應鏈設備狀態、CNC加工廠稼動率，以提高生產效率，決定可否插單或縮短產品交貨週期，甚至預測未來產能。

梁碩芃強調：「目前所有工廠開始導入工業4.0技術後，最想做的第一件事，就是將所有蒐集到的資料可視化，並整理成有意義的圖表，以協助提升決策品質。」加工製程現況可視化技術，則能經雲端網站同時監控刀庫組裝線及CNC加工生產線，並由感測器蒐集製程資訊、透過演算法分析，發展排程最佳化系統；再透過行動裝置Apps管理整廠整線，隨時瞭解生產線稼動率。「由於所有數據都在資料庫，將能利用行動裝置顯示可視化資料，並依不同管理階層定義正確資訊。」

現在工研院也在所有場域內都安裝了工業物聯網裝置，如透過軟體、數位看板，完成德大（刀庫模組廠）組裝線可視化與加工導航，其可依盤/鏈式不同產品線、工序與操作者設計，監控流程或有無缺料？一旦從ERP取得的資料發現問題，就會即時回報、更新資料庫網頁資訊；讓經營者到採購、生管、現場等不同階層的主管都會看到各自負責解決的問題，並提供建議，以提高生產組裝效率，不必等到現場人員填寫紙本表格再回報。

最後是導入智慧化供應鏈排程最佳化技術，梁碩芃表示，因德大從1~2階CNC加工廠、組裝廠都已安裝CPS-ERP系統後，從直接從最上游接單開始，就在互通的ERP系統瞭解資源配置狀況；並撈出工單上的人員、製程、機台設備及夾治具等資料後發包、派單、排程，再回報交期和價格，全面提升供應鏈效率，將大幅縮短產品從下單到交貨週期時間；並促進後續複製擴散至其他M-Team公司、加工廠，強化台灣精密機械產業群聚優勢，引導台灣產業升級。

圖說:

1. CPS-ERP系統分別利用IoT異質資料整合與機台特徵資訊分析技術，建構符合多數業者需要的共通裝置、技術與分析法則。（資料來源:工研院）

2. 德川機械憑藉不斷研究與創新並施以嚴格品質管制，足以與進口產品競爭，而現在還間接受惠於供應鏈加工廠，注入智慧製造能量。（攝影：陳念舜）

3. 工研院協助德大投資的1、2階CNC加工廠建立可視化系統、共用介面，蒐集廠內各家品牌CNC控制器參數和感測器數據，並以一致的格式儲存、輸出，協助供應鏈導入機台特徵資訊分析技術，提升使用者生產效率。（攝影：陳念舜）