自從上屆TIMTOS x TMTS 2022已可見到有多家工具機、控制器大廠紛紛展出自家Digital Twins解決方案，讓加工業者在預測加工時間及品質上，甚至優於傳統電腦輔助製造CAM軟體，也讓後者若非透過雲平台與CAD/CAE軟體相容加值，便是更深入專用加工領域，與工業機器人協同作業。

基於現今製造業數位分身（Digital Twins）技術涵括各領域、架構，大多數硬軟體或系統整合廠商通常會就自身能量與技術背景出發，再透過雲平台或商業模式合作。工研院過去即曾將國際主要的Digital Twins技術平台供應商概分為：產品製造廠商、軟體系統廠商、其他衍伸服務軟體廠商3類。並陸續經由合作、併購、異業結盟等方式，涉獵不同應用場域，建構出完整的供應鏈與服務模式；或可歸屬於競合關係者，藉此拓展自家品牌市占率與關鍵技術版圖。

其中除了「衍伸服務軟體」供應商，主要提供如企業資源管理（ERP）、客戶關係管理（CRM）等軟體服務，在企業應用軟體架構下涵括Digital twins技術領域，並將原先以產線為應用端的模式，轉換為整體企業營運管理，如Oracle、SAP、IBM及Microsoft等。

目前Digital Twins最常被製造業使用的功能，主要包含系統設計與產線布置、製程優化及最適生產排程、效能監控和預防性維修。

產品製造廠商加值　整合CNC數控系統硬軟體銷售

隨著目前CNC工具機產業競爭越來越激烈，CNC數控系統功能、客製化人機介面推陳出新且逐步開放，業者為了提升軟體的附加價值，必須提供一套從生產、加工到監控的完整解決方案，銷售機台之外的許多加值服務。

包括內嵌能與控制器整合或平行運作的簡化版CAD/CAM軟體，發展出對話式CAD/CAM規劃技術，使得加工更容易，進而加快產品開發速度和預測切削的準確性。甚至結合刀具管理與量測循環，涵括每個生產步驟的運作模式和成效品質，精確整合虛擬成果和真實量測成效，建立完整的虛實整合Digital twins生產製造系統。

如產品製造廠商DMG MORI、OKUMA、FANUC、SIEMENS等，已可將Digital Twins技術導入自家運動控制系統或加值軟體App，與設備或Turnkey solution整合銷售，強調在預測實際工時和品質更為精準。

軟體供應商跨平台　挾CAD/CAM分進合擊

軟體系統商如PTC、Dassault Systemes、Autodesk、hyperMILL、Mastercam，則以提供CAD/CAM、PLM等技術服務為主，不僅仍與客戶合作共同開發產品的Digital Twins模型，滿足於設計、開發、製造、試產、調校等不同階段需求，現也透過自家硬/軟體雲平台合縱連橫CAD/CAE，進一步擴大應用領域。

過去銑削加工若針對幾何形狀比較複雜的刀具路徑和NC程式，通常會導入商用CAD/CAM軟體，以離線方式規劃產生。如今則已發展至可支援產生五軸同動銑削的刀具及加工路徑、積層製造路徑等，可用來模擬、加工高度複雜的自由輪廓曲線。

工研院也因此，率先開發了整合式切削模擬與防碰撞功能，於事前與加工中進行機台防碰撞保護，一次解決兩項問題。其中快速3D切削模擬功能，可在加工前預先對機台進行快速模擬，以確保機構間無干涉或碰撞情況；同時開發主軸撞擊瞬間脈衝訊號檢知功能，在機台發生干涉和碰撞瞬間示警且停止機台動作，將損害降之最低。

專業CAM軟體hyperMILL則推出其hyperMILL CONNECTED Machining功能，強調可確保CAM軟體和機台間無縫互聯，其中亮點之一，就是能與控制器的雙向資料交換。也就是由hyperMILL VIRTUAL Machining Center作為中介元件，模擬解決方案和加工刀具之間的介面，允許將流程相關資料直接且安全從CAD/CAM系統傳輸到機台，也能從機台接收，藉此達成CAM軟體與CNC加工刀具最佳連網。

因此，使用者可將刀具清單和NC程式從模擬環境直接傳送至機台，在機台執行時同步模擬狀態；甚至使用電腦控制機台，在機台啟動前，就開始一路應用安全概念，包括各種加工和機台配置，例如零點定位、刀具資料和配置參數等，均讀取自機台控制器。進而檢查hyperMILL中的程式資料，除非成功執行資料比對和碰撞檢查，不會發佈和傳輸NC程式的安全機制，將有效保護操作人員和財產，避免發生可能的操作錯誤。

同時執行完整流程控制，讓來自於刀具管理系統的資訊可以從hyperMILL，直接傳輸到控制器的刀具記憶體，消除在控制器手動輸入值的需求，節省時間並降低發生錯誤的風險；還可以在 hyperMILL VIRTUAL Machining Center中儲存並還原機台設定，即可在不同的設定之間快速切換。

達梭系統（Dassault Systemes）旗下的3DEXPERIENCE雲端平台連接集團15項品牌資源，確保未來所有SOLIDWORKS授權功能，如3D建模、鈑金設計與銲接工程等高階模擬、製造和生產，甚至是資料管理、協作等功能都可開發App並納入雲端服務。

在今年「3DEXPERIENCE World 2023」的「Playground展示區」中，也有新創公司Titans of CNC參與，既是一家位於德州Flower Mound的生產基地，採取革命性的線上CNC Academy營運模式，部分客戶來自於SpaceX、Blue Origin和波音等航空航太公司等產業。

圖1 : 在今年舉行的「3DEXPERIENCE World 2023」，Titans of CNC公司也展示其可藉SOLIDWORKS達成線上CNC的加工模式。（攝影：陳念舜）

深化加工應用領域　放眼機器人拋光研磨工法

值得一提的是，因應近年來自動化且高度彈性的製造情境快速成長，工研院也推出專用於機器人研磨拋光的系統整合品牌RoboSmith，包含「EzSim機器人數位模擬軟體」、「SmithOS機器人核心系統」、「機器人AI品質診斷」共3款加值智慧軟體，可讓傳統工業機器人學習到老師傅的研拋精髓，轉變成為機器數位職人。

圖2 : 工研院近年來也開發出專用於機器人研磨拋光的系統整合品牌RoboSmith，包含「EzSim機器人數位模擬軟體」等3款加值智慧軟體，可讓工業機器人學習到老師傅的研拋精髓，轉變成為機器數位職人。（source：ITRI）

其中又以「EzSim機器人數位模擬軟體」與CAD/CAM應用較為相關，透過導入3D視覺可以掃描周邊設備的點雲資料，再藉由虛實整合設備定位技術，計算出與CAD模型之間的位置偏差，控制定位誤差<1mm。再另將其位置資訊反饋到EzSim，透過精確幾何模型的運算，即時補償、修正機器人研磨拋光路徑而改善精度，同時提升製程加工品質及導入效率。

目前如研磨拋光、雷射銲接、鈑金彎摺等專用加工領域，也早有專業CAD/CAM軟體商已導入開發，並強調可支援現今市面上大多數歐日系機器人及控制器，可望成為下一片藍海。

圖2 : 工研院近年來也開發出專用於機器人研磨拋光的系統整合品牌RoboSmith，包含「EzSim機器人數位模擬軟體」等3款加值智慧軟體，可讓工業機器人學習到老師傅的研拋精髓，轉變成為機器數位職人。（source：ITRI）