工具機是什麼？工具機2大製造特徵與產(chǎn)業(yè)趨勢

文：吳欣珊

工具機 設計變更

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

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• 什麼是工具機？

• 工具機在製造時的2個特徵

• 工具機在執(zhí)行開發(fā)中的7個特性

• 工具機在製造業(yè)的觀念與趨勢思維調整

• 工具機產(chǎn)業(yè)趨勢與今後發(fā)展性

• 結語

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什麼是工具機？

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

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工具機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，手拿貝殼或石片作為刀具，沿板條移動削切工具，此也是工具機的雛形，15世紀為了鐘錶與武器製作，發(fā)展出各種形式的工具機，其中發(fā)展出曲柄、飛輪、軸承等新結構。後續(xù)的工業(yè)革命加速推動了工具機的進展，實現(xiàn)機動進給和車削螺紋，為工具機的一次重大變革。

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

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

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工具機在製造時的2個特徵

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

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工具機製造特徵1：各種製造技術的整合性

工具機製造時本身需整合各類型技術包含工藝方法、工藝參數(shù)、工具機、夾具、工具的開發(fā)設計與選擇，進行製作生產(chǎn)工具機前的毛胚檢驗、加工中及成品的檢驗測驗，後續(xù)的維護輸送、防護處理等事項，訂做工具機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)到最後所有技術領域上可能遇到的所有問題，因此該如何整合上述製造技術是專用工具機的難度。

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工具機製造特徵2：單一客製生產(chǎn)性

由於訂製工具機都有其單一性，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製造保有利潤，是工具機廠商在接客訂生產(chǎn)時的課題。

延伸閱讀：客製化機械設備與標準化的差異、挑戰(zhàn)與走向

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工具機在執(zhí)行開發(fā)中的7個特性

因工具機製造現(xiàn)今也走專用訂製工具機路線，有許多細節(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開發(fā)中容易發(fā)生的狀況：

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工具機開發(fā)特性1：技術難度高

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

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工具機開發(fā)特性2：經(jīng)營風險承受度

工具機依據(jù)客戶需求訂製而成，在確保一次性成功的狀況下，有極高的技術風險，也可能因技術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，能否在交期內完成整體工具機測試考驗時間控管能力；另當客戶無法如期付款時，企業(yè)的風險控管能否承壓，也是工具機廠商需要思考的。

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工具機開發(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度管理！

工具機開發(fā)特性4：高度依賴技術

從專用工具機的自動線設計、生產(chǎn)製造、軟硬體裝配測試等一系列流程，需有經(jīng)驗的軟體技術人員、裝配技術人員與管理人員協(xié)同合作，讓整體專案流程能如實執(zhí)行，如無經(jīng)驗人員上線則可能導致生產(chǎn)進度延遲，整合狀態(tài)不如預期等問題。

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工具機開發(fā)特性5：技術成長期長

技術人才經(jīng)驗養(yǎng)成並不容易，尤其從原先的大量工具機模式變成專用工具機的生產(chǎn)形式更加仰賴原先的技術實力，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)一名熟練的設計師需耗費幾年時間，其技術成長無法短時間養(yǎng)成。

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工具機開發(fā)特性6：人力需求無法滿足

同上述技術成長期長的問題，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)較多的機種，往往無法即時招聘擁有技術的人員。臺灣有完整的工具機產(chǎn)業(yè)聚落，多數(shù)都是以外包形式進行，但對大型工具機廠商而言，如何穩(wěn)定訂單狀態(tài)維持固定收入並招聘適當技術人力維持運作．是工具機廠商要思考的關鍵。

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工具機開發(fā)特性7：ECN/ECR變更，設變導致製造複雜程度提升

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

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工具機在製造業(yè)的觀念與趨勢思維調整

也由於客製化產(chǎn)品成為趨勢，如何讓工具機在未來更有成長性，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行轉變，以下4點是工具機廠商在未來製造時需思考的：

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工具機生產(chǎn)與配套協(xié)作

工具機生產(chǎn)時如何與其他廠商進行協(xié)作以應付交期短的趨勢，是未來工具機廠需需思考的關鍵，不論是內部軟硬體整合或是外包協(xié)作，加強規(guī)劃時程並掌握生產(chǎn)進度將是未來在面臨交期縮短的重點。?

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！

技術引進與創(chuàng)新研發(fā)

科技發(fā)展的時勢下，推動技術發(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)成長進步的重要條件，當自動化與智慧製造趨勢成為必然時，引進新技術並讓技術落地應用在工具機製造，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

運用技術提高產(chǎn)品附加價值

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

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時間管理因應能力

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

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工具機產(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計，連帶影響到生產(chǎn)機具，需隨著產(chǎn)品設計而跟著改變，因此未來的工具機趨勢將會演變?yōu)楦叨瓤脱u化的形式，且因應產(chǎn)品的快速上市與下架趨勢，其工具機也容易因產(chǎn)品更新而不斷變更設計。

但在變更設計的背後，重點在於因應變化而快速做出合適的決策，而工具機的產(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種，能隨時整合並彈性應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、加工精度更精細的同時，提升智慧工廠的運作能力，加強生產(chǎn)調度彈性；另外，提升所生產(chǎn)的工具機並賦予其智能運作的能力，除了推動企業(yè)的研發(fā)能力外，也考驗企業(yè)在軟硬體的整合技術力。

延伸閱讀：何謂智慧製造？實施工業(yè)4.0的4大關鍵

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環(huán)保節(jié)能

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

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數(shù)位轉型

數(shù)位轉型是現(xiàn)今每間企業(yè)都必須進行的轉型趨勢，從企業(yè)內部數(shù)據(jù)、圖表、紙本等紀錄的數(shù)位化，再到與智慧工具如感測器、機械手臂等整合工作運行的數(shù)位優(yōu)化，後續(xù)結合人工智慧，達成自感應、自適應、自學習及自驅動的數(shù)位轉型，疫後的數(shù)位化趨勢不會回頭，如何快速達成數(shù)位轉型，是工具機產(chǎn)業(yè)在面臨客變成常態(tài)的現(xiàn)在，必須執(zhí)行的任務之一。

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未來經(jīng)營形式的數(shù)位轉型，也將由數(shù)據(jù)驅動產(chǎn)業(yè)進行營運，藉由觀察數(shù)據(jù)找出進料、生產(chǎn)問題、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，掌握設變進度，提升製機效率。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行的「大腦」學習，根據(jù)變動而不斷調整優(yōu)化流程作業(yè)，成為數(shù)據(jù)驅動智能運行的新營運驅動模式。

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結語

未來的機械設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)境彈性變化與加強自身實力提升，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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