工具機(jī)是什麼？工具機(jī)2大製造特徵與產(chǎn)業(yè)趨勢 | 鼎新電腦

文：吳欣珊

工具機(jī) 設(shè)計(jì)變更

工具機(jī)作為現(xiàn)代多數(shù)製造各式機(jī)械零件的生產(chǎn)重要設(shè)備，已是不可或缺的存在，對應(yīng)不同產(chǎn)品，各有不同的工具機(jī)生產(chǎn)形式，在臺灣也因發(fā)展早，而形成了大型產(chǎn)業(yè)聚落，並壯大工具機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，但現(xiàn)今的工具機(jī)也多走向訂製化模式，也衍生成多專案管理的形式運(yùn)作，該如何應(yīng)對之後的客製工具機(jī)趨勢，也是各大工具機(jī)廠商所必須面對的挑戰(zhàn)。

目錄(點(diǎn)擊可直達(dá)段落)

• 什麼是工具機(jī)？

• 工具機(jī)在製造時的2個特徵

• 工具機(jī)在執(zhí)行開發(fā)中的7個特性

• 工具機(jī)在製造業(yè)的觀念與趨勢思維調(diào)整

• 工具機(jī)產(chǎn)業(yè)趨勢與今後發(fā)展性

• 結(jié)語

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什麼是工具機(jī)？

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工具機(jī)，又稱專用機(jī)、專用工具機(jī)，指用於加工工件的動力裝置，為機(jī)械零件製造中的重要設(shè)備。工具機(jī)將固體材料以物理或化學(xué)等加工方式進(jìn)行，一般而言指金屬零件加工，以切削、輪磨等機(jī)型與不同運(yùn)作方式將工件製程所需形狀、尺寸與需求精度。金屬加工工具機(jī)用於精密切削金屬以生產(chǎn)其他機(jī)器的金屬零件，因此工具機(jī)架構(gòu)必須有足夠剛性。

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工具機(jī)最原先的形式為樹木車床，利用樹枝彈性使工件由繩索帶動旋轉(zhuǎn)，手拿貝殼或石片作為刀具，沿板條移動削切工具，此也是工具機(jī)的雛形，15世紀(jì)為了鐘錶與武器製作，發(fā)展出各種形式的工具機(jī)，其中發(fā)展出曲柄、飛輪、軸承等新結(jié)構(gòu)。後續(xù)的工業(yè)革命加速推動了工具機(jī)的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)機(jī)動進(jìn)給和車削螺紋，為工具機(jī)的一次重大變革。

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在19世紀(jì)由於紡織、動力、交工運(yùn)輸機(jī)械與軍火生產(chǎn)的推動，各類型的工具機(jī)相繼出現(xiàn)，隨著電動機(jī)的發(fā)明，工具機(jī)從先從電動機(jī)集中驅(qū)動，後廣泛改為單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動。20世紀(jì)初，為了加工精度更高的工件、夾具和螺紋加工工具，相繼創(chuàng)製出坐標(biāo)鏜床和螺紋磨床。同時為了適應(yīng)汽車和軸承等工業(yè)大量生產(chǎn)的需要，又研製出各種自動工具機(jī)、仿形工具機(jī)、組合工具機(jī)和自動生產(chǎn)線，後續(xù)的單一車床衍生出銑床、刨床、磨床、鑽床等，為之後的工具機(jī)精密化與半自動化發(fā)展奠下基礎(chǔ)。

從加工成型到半自動生產(chǎn)，現(xiàn)今不論是機(jī)械零配件、汽機(jī)車零件、航太零配件、國防、電子等，都有現(xiàn)代工具機(jī)可應(yīng)用的身影，也是製造業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的角色之一。

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工具機(jī)在製造時的2個特徵

現(xiàn)今多數(shù)工具機(jī)製造模式都轉(zhuǎn)變?yōu)榭脱u化，由於客製工具機(jī)本身是量身訂做，這與一般的工具機(jī)生產(chǎn)模式大有不同，有以下兩點(diǎn)比較明顯的特徵：

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工具機(jī)製造特徵1：各種製造技術(shù)的整合性

工具機(jī)製造時本身需整合各類型技術(shù)包含工藝方法、工藝參數(shù)、工具機(jī)、夾具、工具的開發(fā)設(shè)計(jì)與選擇，進(jìn)行製作生產(chǎn)工具機(jī)前的毛胚檢驗(yàn)、加工中及成品的檢驗(yàn)測驗(yàn)，後續(xù)的維護(hù)輸送、防護(hù)處理等事項(xiàng)，訂做工具機(jī)的製作不僅是解決其中一個問題，而是解決零件從製作生產(chǎn)到最後所有技術(shù)領(lǐng)域上可能遇到的所有問題，因此該如何整合上述製造技術(shù)是專用工具機(jī)的難度。

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工具機(jī)製造特徵2：單一客製生產(chǎn)性

由於訂製工具機(jī)都有其單一性，幾乎都是單臺依據(jù)客戶提出需求所製造生產(chǎn)，進(jìn)行一次性開發(fā)與製造，且必須確保一次性成功，這樣的單一性除了僅限客戶使用外，也是訂製或客製的主要精隨，也因此訂單量較小，但如何確保生產(chǎn)出客戶所需又能同步讓工具機(jī)製造保有利潤，是工具機(jī)廠商在接客訂生產(chǎn)時的課題。

延伸閱讀：客製化機(jī)械設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)化的差異、挑戰(zhàn)與走向

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工具機(jī)在執(zhí)行開發(fā)中的7個特性

因工具機(jī)製造現(xiàn)今也走專用訂製工具機(jī)路線，有許多細(xì)節(jié)是在開發(fā)前期都須評估的問題，其中7個特性是專用工具機(jī)開發(fā)中容易發(fā)生的狀況：

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工具機(jī)開發(fā)特性1：技術(shù)難度高

如同上方製造技術(shù)整合性所述，由於集加工工藝、工具機(jī)、夾具、輔具、刀具、檢驗(yàn)測量、物流等於一體，其涉及技術(shù)層面廣泛且複雜的情況下，同時須一次性成功製造，因此其工具機(jī)製造技術(shù)有其難度。

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工具機(jī)開發(fā)特性2：經(jīng)營風(fēng)險承受度

工具機(jī)依據(jù)客戶需求訂製而成，在確保一次性成功的狀況下，有極高的技術(shù)風(fēng)險，也可能因技術(shù)失誤造成局部報廢而損失成本的問題；製造測試階段需要時間解決問題，能否在交期內(nèi)完成整體工具機(jī)測試考驗(yàn)時間控管能力；另當(dāng)客戶無法如期付款時，企業(yè)的風(fēng)險控管能否承壓，也是工具機(jī)廠商需要思考的。

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工具機(jī)開發(fā)特性3：軟硬體協(xié)作整合難度

由於屬一次性製造，於製造單體零件量少，除了須找到願意生產(chǎn)少量零件的廠商製作外．需多家合作廠商一同協(xié)作並同步確認(rèn)軟硬體整合狀態(tài)，也是難度較高的部分。

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延伸閱讀：推動軟硬順利整合的專案進(jìn)度管理！

工具機(jī)開發(fā)特性4：高度依賴技術(shù)

從專用工具機(jī)的自動線設(shè)計(jì)、生產(chǎn)製造、軟硬體裝配測試等一系列流程，需有經(jīng)驗(yàn)的軟體技術(shù)人員、裝配技術(shù)人員與管理人員協(xié)同合作，讓整體專案流程能如實(shí)執(zhí)行，如無經(jīng)驗(yàn)人員上線則可能導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度延遲，整合狀態(tài)不如預(yù)期等問題。

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延伸閱讀：如何加強(qiáng)專案管理？了解管理關(guān)鍵3大指標(biāo)

工具機(jī)開發(fā)特性5：技術(shù)成長期長

技術(shù)人才經(jīng)驗(yàn)養(yǎng)成並不容易，尤其從原先的大量工具機(jī)模式變成專用工具機(jī)的生產(chǎn)形式更加仰賴原先的技術(shù)實(shí)力，製造涉及層面廣，除了須具備豐富的工藝知識，熟悉客戶需求的製作水平，往往培養(yǎng)一名熟練的設(shè)計(jì)師需耗費(fèi)幾年時間，其技術(shù)成長無法短時間養(yǎng)成。

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工具機(jī)開發(fā)特性6：人力需求無法滿足

同上述技術(shù)成長期長的問題，在訂單量不均衡狀態(tài)下，人力需求不一致，如遇上需求人數(shù)較多的機(jī)種，往往無法即時招聘擁有技術(shù)的人員。臺灣有完整的工具機(jī)產(chǎn)業(yè)聚落，多數(shù)都是以外包形式進(jìn)行，但對大型工具機(jī)廠商而言，如何穩(wěn)定訂單狀態(tài)維持固定收入並招聘適當(dāng)技術(shù)人力維持運(yùn)作．是工具機(jī)廠商要思考的關(guān)鍵。

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工具機(jī)開發(fā)特性7：ECN/ECR變更，設(shè)變導(dǎo)致製造複雜程度提升

由於是為客戶量身訂做，工具機(jī)的設(shè)計(jì)製造也會因客戶中途不斷提出或更改需求而變動，設(shè)計(jì)變更頻繁狀態(tài)下，ECN/ECR如未即時變動，一則可能不及備料延誤生產(chǎn)，二則可能導(dǎo)致製造錯誤發(fā)生，除了後續(xù)重工花費(fèi)時間與材料等成本外，也提升了工具機(jī)維修的複雜程度，設(shè)計(jì)變更該如何管理是工具機(jī)在執(zhí)行製造時的一大考驗(yàn)。

延伸閱讀：什麼是ECR跟ECN？如何有效管理ECN/ECR協(xié)助產(chǎn)線？

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工具機(jī)在製造業(yè)的觀念與趨勢思維調(diào)整

也由於客製化產(chǎn)品成為趨勢，如何讓工具機(jī)在未來更有成長性，在變動快速、產(chǎn)品更新幅度大、交期短的狀況下，以往的製造觀念與思維都需進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以下4點(diǎn)是工具機(jī)廠商在未來製造時需思考的：

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工具機(jī)生產(chǎn)與配套協(xié)作

工具機(jī)生產(chǎn)時如何與其他廠商進(jìn)行協(xié)作以應(yīng)付交期短的趨勢，是未來工具機(jī)廠需需思考的關(guān)鍵，不論是內(nèi)部軟硬體整合或是外包協(xié)作，加強(qiáng)規(guī)劃時程並掌握生產(chǎn)進(jìn)度將是未來在面臨交期縮短的重點(diǎn)。?

延伸閱讀：交期是什麼？完整說明縮短交期對製造業(yè)的重要性！

技術(shù)引進(jìn)與創(chuàng)新研發(fā)

科技發(fā)展的時勢下，推動技術(shù)發(fā)展與激發(fā)自家創(chuàng)新研發(fā)能力是未來各大產(chǎn)業(yè)成長進(jìn)步的重要條件，當(dāng)自動化與智慧製造趨勢成為必然時，引進(jìn)新技術(shù)並讓技術(shù)落地應(yīng)用在工具機(jī)製造，將成為未來的企業(yè)重要競爭力。

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延伸閱讀：如何開發(fā)產(chǎn)品？產(chǎn)品開發(fā)流程的完整介紹

運(yùn)用技術(shù)提高產(chǎn)品附加價值

如上所述，當(dāng)技術(shù)能力提升，應(yīng)用在生產(chǎn)與工具機(jī)的共能上，為產(chǎn)品增加附加價值，除了可提升產(chǎn)品的價格外，新技術(shù)更是增加自家產(chǎn)品競爭力的重點(diǎn)，使工具機(jī)等產(chǎn)品更能適應(yīng)市場生存條件。

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時間管理因應(yīng)能力

從接單生產(chǎn)到最終準(zhǔn)時交貨，是工具機(jī)廠商在接受訂製工具機(jī)所必須做好時間控管的重點(diǎn)。當(dāng)製造中途發(fā)生設(shè)計(jì)變更，需來回不斷修正設(shè)計(jì)圖、ECN/ECR變動即時，確保料件使用正確，將是影響最終能否準(zhǔn)時並依照客戶需求交付客訂工具機(jī)的關(guān)鍵。

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工具機(jī)產(chǎn)業(yè)趨勢與今後發(fā)展性

由於產(chǎn)品的生命週期越來越短，產(chǎn)品更新速度加快，為了保持競爭力，企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品時會針對產(chǎn)品的規(guī)格或造型加入特殊設(shè)計(jì)，連帶影響到生產(chǎn)機(jī)具，需隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)而跟著改變，因此未來的工具機(jī)趨勢將會演變?yōu)楦叨瓤脱u化的形式，且因應(yīng)產(chǎn)品的快速上市與下架趨勢，其工具機(jī)也容易因產(chǎn)品更新而不斷變更設(shè)計(jì)。

但在變更設(shè)計(jì)的背後，重點(diǎn)在於因應(yīng)變化而快速做出合適的決策，而工具機(jī)的產(chǎn)業(yè)未來有3個重要的發(fā)展趨勢：

智慧製造

即便是現(xiàn)今邁向高度客製化的工具機(jī)種，能隨時整合並彈性應(yīng)變需求的智慧製造能力依舊不可或缺，在要求高速生產(chǎn)效率、加工精度更精細(xì)的同時，提升智慧工廠的運(yùn)作能力，加強(qiáng)生產(chǎn)調(diào)度彈性；另外，提升所生產(chǎn)的工具機(jī)並賦予其智能運(yùn)作的能力，除了推動企業(yè)的研發(fā)能力外，也考驗(yàn)企業(yè)在軟硬體的整合技術(shù)力。

延伸閱讀：何謂智慧製造？實(shí)施工業(yè)4.0的4大關(guān)鍵

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環(huán)保節(jié)能

在ESG當(dāng)?shù)赖臓顩r下，節(jié)能減碳成為工具機(jī)業(yè)者叩關(guān)海外的的必備條件，除了自家使用的電力等能源需進(jìn)行減碳外，連帶生產(chǎn)工具機(jī)也須以低碳原則製造，甚至以無碳化模式進(jìn)行，運(yùn)用更環(huán)保節(jié)能的方式進(jìn)行工具機(jī)的生產(chǎn)，除了善盡企業(yè)的社會責(zé)任外，也為企業(yè)的未來保有更多生存籌碼。

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數(shù)位轉(zhuǎn)型

數(shù)位轉(zhuǎn)型是現(xiàn)今每間企業(yè)都必須進(jìn)行的轉(zhuǎn)型趨勢，從企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)、圖表、紙本等紀(jì)錄的數(shù)位化，再到與智慧工具如感測器、機(jī)械手臂等整合工作運(yùn)行的數(shù)位優(yōu)化，後續(xù)結(jié)合人工智慧，達(dá)成自感應(yīng)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)及自驅(qū)動的數(shù)位轉(zhuǎn)型，疫後的數(shù)位化趨勢不會回頭，如何快速達(dá)成數(shù)位轉(zhuǎn)型，是工具機(jī)產(chǎn)業(yè)在面臨客變成常態(tài)的現(xiàn)在，必須執(zhí)行的任務(wù)之一。

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未來經(jīng)營形式的數(shù)位轉(zhuǎn)型，也將由數(shù)據(jù)驅(qū)動產(chǎn)業(yè)進(jìn)行營運(yùn)，藉由觀察數(shù)據(jù)找出進(jìn)料、生產(chǎn)問題、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，掌握設(shè)變進(jìn)度，提升製機(jī)效率。而除了數(shù)據(jù)的蒐集至中控平臺便於統(tǒng)整及資訊的調(diào)度外，餵養(yǎng)人工智慧數(shù)據(jù)及產(chǎn)業(yè)知識成為產(chǎn)業(yè)的數(shù)位知識庫，人工智慧作為在中控平臺的運(yùn)行的「大腦」學(xué)習(xí)，根據(jù)變動而不斷調(diào)整優(yōu)化流程作業(yè)，成為數(shù)據(jù)驅(qū)動智能運(yùn)行的新營運(yùn)驅(qū)動模式。

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結(jié)語

未來的機(jī)械設(shè)備製造將是自動化與智慧工廠生產(chǎn)的其中重要環(huán)節(jié)之一，面臨未來，客製化也是重要趨勢之一，企業(yè)需面臨的是大環(huán)境彈性變化與加強(qiáng)自身實(shí)力提升，改變思維，才能在不斷變動的環(huán)境下脫穎而出，增加企業(yè)生存的可能性。

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