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【社長高國清主編劉璇記者林丁財台北報導】 美國製造科技展（International Manufacturing Technology Show, IMTS2016）是世界上有關機械製造業的重要展覽，每兩年辦一次，世界各地的廠商與客戶都會參加。
三十多年前我在芝加哥附近唸書時，因為所學專長的關係，也會來參觀這個展覽。當時的展覽名稱是國際工具機械展（International Machine Tools Show, IMTS）。同樣的字母，卻代表了不同的意義，擴大了許多，裡面的內容也有許多變化。
芝加哥的這個場地McCormick Place，是一個在密西根湖旁邊，距芝加哥南方四公里左右的大展覽場，分成了東南西北四個館，總共有約十二萬平方公尺的面積。每個展場的規模都很大。此次展覽大會就將廠商分類為金屬切削、工具與挾持系統、沈積加工/雷射、研磨/鋸床/精細處理、自動化/量測/品質管理系統等等不同的類別，總共有超過兩千家廠商。
我代表的公司則是在零組件類別，加上是台灣同業公會組織組團參展，所以與其他廠商放在東館的台灣區分開的場地。在這個館展覽的，還有自動化控制、量測設備、零組件、繪圖軟體等廠商，當然也有非公會組織的其他台灣廠商，以及其他國家的廠商，分別在不同的展場。我看到的有韓國、義大利等有以國家組團方式的攤位。
三十年來，這個展覽除了名稱稍有變化外，展出的內容也有很大的改變。我以過去模糊的印象，對照現今的展覽內容，來看看台灣相關產業的狀況。
三十年前的展覽，既然以工具機為主，所以是由許多機器製造商展出很多的工作母機為主。當時最紅的應該是所謂的電腦數值控制機械Conputer Numerical Controlled（CNC）Machines，三軸加工中心是先進設備。
當時美國最大的製造商為Cincinnati Milacron、通用電氣General Electric、機械控制器的大廠Allen-Bradley，還有許多的汽車公司等等。現在的展覽，已經看不到那名字了，也沒有類似的公司出現。至於其他國家的廠商方面，許多德國廠商與日本廠商仍在市場中活躍，例如Siemens, Mitsubishi, Bosch等等。但是也有更多的新品牌出現，而且是以大型機具、整合型系統出現。使我感受到這些年在技術方面的進步，同時在市場中汰換的迅速與徹底，業者必須兢兢業業，才能夠在市場中存活。
這個展覽是世界上數一數二的產業展，所以世界各地的廠商都會參與。但是走遍展場，我大概可以看到的現象，除了世界級的大廠外，就是由許多較小企業與不同國家在不同的展場展示。世界級的大廠，不外乎美國、日本、德國等廠商。而台灣的廠商，也有不少配合他們經銷商的展覽，看來規模也不小。
至於其他國家，我看到了除了上述的三國與台灣外，還有中國、德國、韓國、義大利、荷蘭等有用國家名義展出的。其中台灣有四個公會團體組團參展，同時有好幾個大型公司，配合他們在美國的經銷商參展，也有個別公司自行設攤參展，所以看來規模也不小。
德國展出的廠商與機器設備或許沒有日本多，但是他們做出的機器設備，其動作的精妙，體積的龐大，以及控制的精準，非常令人印象深刻。這點使我感到技術鴻溝仍然很大。雖然台灣在進步，但是其他國家的進步更快。
技術發展比較：工具機、3D列印、機器人
三十年前的展覽，台灣的廠商並沒有大型廠商的攤位，或許有些小規模的小公司參與，現在並沒有印象。當時的台灣機械產業，正處於萌芽階段。印象中的較大型公司，僅有楊鐵、台中精機等，但是現在這些公司並非國內相關產業的主要廠商，汰換程度也很高。
在當時，國內有許多小的機械廠逐漸變大，從單元機械開始，如車床、銑床、磨床等幾台，加上了數值加工（Numerical Control, NC）控制器，成為較高階的NC機械。工業技術研究院的機械所，也在努力配合產品的研究與開發。當時的技術，除了機體與軸心外，還有就是以數值控制器為主。
機械所研發了控制器，但是市場上卻要求台灣的工具機製造商使用日本Fanuc，或是德國Siemens的控制器。這些訴求，也是使用者在購買機器時所要求的。所以台灣自行設計開發的控制器也都一直無法打開市場。這個市場因素，是國內廠商的困擾，存在已久，至今仍難以突破的。目前也只有德國與日本廠商的設備中，可以使用該廠商自行開發的控制器。而台灣廠商的產品，也多仍舊使用德國或是日本品牌的控制器。
以前的工具機技術強調電腦控制，三軸至五軸同步運作，可以加工出複雜的形狀與精度，例如飛機引擎中的葉片等。這次看到的技術，有關多軸的控制，已經不是問題了。從展示的各種工作母機看來，軸的觀念似乎不重要了。因為機器可以將工具轉動、移動，所以從過去的xyz三個直線軸以及abc三個旋轉軸，到現在用的是球座標（Spherical coordinate）的空間觀念進行控制，同時刀具也在轉動，所以車銑鉋磨等加工作業的分野，也沒有以前這麼大了。
工件可以轉動，刀具也可以轉動，同時工作台也可做移動轉動等控制。所以一個工件裝在機器上，可以一次完成，無須多做搬動、拆卸、定位、校準等，可以降低外在干擾因素，使得品質更為穩定，並節省工作時間。這個觀念雖然存在已久，同時許多廠商也在製造這種設備了。但是德國廠商所展示的設備，除了擁有這些能力外，可以看到展示出的精準度、工作的多樣性以及產品體積，這些都是製造重型設備的基礎，也顯示出他們的大型製造能力。
一台德國的機床，包括鑽銑鏜車量測深孔等加工作業，是多軸加工機械，很大的工件，多個加工程序，都可以在這台機器上一次完成。
除了這些傳統金屬切削技術與機器設備外，現在發展的另外的沈積加工成型（Additive Manufacturing）技術，就是一般所稱的「3D列印」技術，也發展得相當好了。三十年前這種技術，是利用電腦繪圖與切割機器將紙材或是薄木料切出一片片的形狀，然後再黏合一起，成為立體產品。
當時的技術與產品，只能顯示出立體產品可以用電腦直接製造完成的概念。但是產品的精度與結構都無法放在實際上應用。而且當時的這種設備也非常昂貴，通常百萬美元起跳，一般是有錢的學校或是大型企業用來作為研究或是示範使用的。
現在的技術，則已經進步到塑料、金屬粉末等材料燒結的技術，利用金屬粉末，或是塑化粉體，透過電腦繪圖與控制機器，將粉體噴在一起，然後用雷射或是其他高溫方式燒結，最後形成立體的產品。這樣的技術，可以使得產品的精度達到微米級的程度，同時強度也夠某些條件下的直接運用。
台灣也有這樣的技術產品，國內的相關產業展也可以看到許多小廠商展示他們的3D列印設備，價位也在數萬元左右。當然這是屬於一般塑料的設備，並非用金屬粉末為原料的。也有台灣的廠商研發金屬粉末成型設備，不過在此次展覽中，可能因為牽涉到專利問題，所以廠商並沒有展出機器。
本次展覽中，美國的實驗室與公司展示了大型設備所列印出來的汽車，車廂等實體產品，也有金屬材料的列印產品出現。當然，大型設備的技術開發，就遠比小型機器的要複雜得多，這也是另外一種製造能力。國內目前的技術與能力可能還無法達到這樣的尺寸。
3D技術日趨成熟，利用這樣的技術，未來製作模具與樣品可以節省許多。同時這類製造方法的應用，也越來越廣。在展覽中也可以看到這種技術在醫療方面的實驗品展示，例如人工關節，小型輔具等。所以以後我們該有機會幫肢體損傷者做出更好的義肢，配合控制器與感測器，希望能夠協助患者恢復原先四肢的能力。
機器人雖然是最近很紅的項目，政府一直在推這樣的觀念，鴻海與上銀這種公司也在發展。但是我記得三十年前我在出國念書之前，就有不同的機器人在應用了。
三十年前，台灣政府推行了自動化工業與工業自動化。那時候政府的工業自動化，強調的是生產作業用自動化的方式運作，以代替人力操作。而自動化工業則是生產自動化的設備，例如機器手臂、自動抓取設備等產業。工研院機械所製造了許多的機器手臂放在庫存，但是並沒有聽到太多的銷售。所以用機器人的觀念早就存在了。
這次的展覽，我看到了許多機器人的產品與應用，雖然概念與三十年前相差不多，但是技術上成熟許多，也有相當便宜好用的產品出現，這就是自動化工業了。所謂的好用，就是一個高中水準的作業員可以在兩三個小時內學會機器人操作，應用在生產線上，而且價格不應該太高。這樣的產品已經可以看到，也就是說，低階勞工的作業，該可以陸續被取代了。
三十年前的機器人大廠，有Fanuc，ABB，GE等國際大廠。現在則除了GE外，許多大廠都還仍在市場活躍，同時也增加了許多廠商。目前德國的Kuka，日本的安川、三菱等等大型製造商，也都有非常多的機器手產品。除此外，也有不少過去做資訊產品的廠商也加入戰局，如Epson等。國內的廠商也逐漸增加，大家可以看到的，就是上銀、台達電、甚至於鴻海也以使用者姿態進入此市場。
這種設備需要的除了馬達外，還有控制裝置，軟體介面，氣壓單元等等。下圖中所顯示的，是Fanuc的重型機器手搬運一台汽車的示範。一輛車重達兩噸，要搬運起來，同時運作自如，的確需要相當的能力。這些能力在於精密的軟體運作計算以及硬體的設計與精準度。這也是國內目前不容易做到的。
除了廠商增加，使用者增加，還有一項重要的發展，就是使用方便性，就是前面所說的：一個高中水準的作業員，可以很快地學會使用該設備。過去的機器手，最好的就是利用手持的有線教學器（Teaching panel）將機器手一個位置一個位置的逐步教導它，將其帶入工作流程中，讓機器手學會該作業。
這樣的學習方式非常費時，而且受限於精準度，所以也要求作業員對於機器手的運作有相當程度的瞭解。現在的技術，可以使得使用者直接將手臂拉到工作點上，然後記住位置與作業，省去了操作教學器的麻煩，也節省了許多時間，增加了方便性。
台灣產業：以黑手起家，未來又該何去何從？
前段提到過，這麼大的展覽，真正讓人感覺到有影響力的國家，就是美國德國日本了，其他的都是小規模的展示。可是細看參展國家，我們也只看到台灣、韓國、中國、義大利、荷蘭等。雖然有許多國家沒有以國家的名義參展，而是以個別公司自行設攤，但是我們仍可以看出一個國家的能力。
所以以機械產業而言，台灣的實力不容小覷。工具機是製造所有機械的機器，所以稱為工作母機。工具機強了，國家的製造實力就強。所以即使二次戰敗國的德國與日本，擁有堅強的製造能力，雖然許多設備建築被摧毀，仍然可以在四五十年後領先世界。資訊與電子業變化很快，但是這些產業的許多基礎設備也是機械製造出來的產品。 |
