當工業4.0遇上精密工業自動化（下）
CNC工具機的大腦：控制器
如果 CNC 工具機是一個人，它的大腦是？答案是——控制器！按下電源按鈕、開始運作 CNC 工具機的那一刻起，內建的「控制器」便已經開始發揮作用，如同大腦控制人類的思考與行動，在完成特定指令/任務的前提下，控制器負責指揮與協調工具機各部件的運作。簡單來說，控制器是一台具運算能力的電腦，負責處理資訊並下達行動指令。從外觀上來看，控制器由觸控螢幕、數字鍵盤、觸控板等組成。不過，最關鍵的還是內嵌的電路板，具備警示、製程監控、資料儲存與同步控制等性能。在資料傳輸方面，控制器可以透過 RS232、RS422、RS485 或其他通用的USB接口，或是連接乙太網路，傳輸指令給 CNC 工具機的其他部件。
事實上，控制器的外觀設計相當多樣化，因機器的功能而異，有獨立在工具機之外的站立式機台，也有筆電型、機架型、垂掛型或是基座型。無論哪種機型，最重要的是如何讓工具機的「大腦」保持清醒、運作良好，亦即如何讓控制器保持穩定運作，這便需要強固的設計了。根據的 CNC 工具機的類型不同、作業環境的不穩定性與高變化性，有時會需要用到小體積、無風扇的控制器。儘管外觀變化多樣，控制器普遍具有以下三個特性：
控制器必須確保 CNC 工具機製造的工件與原始設計100%相符，因此控制器的觸控螢幕和觸控板必須具備高敏感度與可靠度，才能快速回應各種指令。
CNC 工具機是一種多工系統的裝置，因此對於控制器而言，保持各種擴充性的可能幾乎是一種天性，或者也可說是一種宿命。不同的 I/O 設計才能支援 CNC 工具機有效發揮各種功能。
CNC 工具機通常必須在嚴苛的環境條件中運作，例如潮濕、充滿塵土或碎屑、強烈振動的環境。因此，控制器必須能適應這些惡劣的環境，並具備高可靠度與耐用度。
工業 4.0 如何推動 CNC 工具機產業發展？
在人類的製造技術革命歷程中，工業 4.0 是一股勢不可擋的最新潮流，以自動化與數據交換為特色，包含工業物聯網（IIoT）、雲端運算、AI 人工智慧等趨勢科技。若要發揮工業 4.0 的完整力量，必須具備方便取用的數據與分析能力，並能輕易解讀各種衍生的資訊，而其中的關鍵便是「互聯性」。從搜集數據、整合資訊，到應用與分析，如何融入各種最新科技，設計一套完整有效的作業系統，是工具機產業在工業 4.0 時代的獲利關鍵。
轉型工業 4.0 能帶來可觀的利潤，但面對轉型的各種未知與不穩定也可能讓企業怯步。不過，這些擔心顯然是多慮了。今年三月，在台灣盛大舉辦的台北國際工具機展（TIMTOS 2023）便是一個最有力的證明。只要走一趟展覽現場便不難發現，各家廠商在現場展示的最新機型都結合了工業 4.0 挾帶的各種最新科技應用，展覽期間也屢屢傳出訂單捷報。在工業 4.0 的技術加乘效果下，加上政府政策的大力支持，台灣的工具機產業的前景一片看好，呈現百家爭鳴、欣欣向榮的氣象。
究竟，工業 4.0 挾帶的先進科技可以為工具機產業創造哪些優勢？
透過更強大的效能與即時數據的輔助，機台維修人員可以有效偵測與預防設備失靈，並事先做好各種準備。甚至，大數據解決方案可以透過演算法幫助產線建立預測模式，辨識潛在的設備失靈時機。要言之，可以減少停工時間、降低維護保養成本。
檢視物聯網感測器或平台搜集的生產數據，可以幫助管理者有效管理、重新配置機台運作過程中的能源消耗。若能妥善規劃與管理自動化機器的耗能狀況，將有助於減少製造過程的能源耗損與對環境的衝擊，善盡推動環境永續的企業社會責任。
工業 4.0 相關的科技為品質保證流程帶來革命性的翻轉，品質保證進入了「即刻」時代。以全自動虛擬量測系統為例（Automatic Virtual Metrology），管理者可以看到更完整的機器運作概況，以及即時的品質檢測數據，有助提升生產良率。
在工業 4.0 的技術優化下，新型 CNC 工具機的操作介面更視覺化與直覺化，也能提供即時警示與各種解方，甚至可以讓人員遠端控制機器。無論人在何處，都能全面掌握機器的狀況，根據回報的即時數據，下達指令。
擁抱工業 4.0 的 CNC工具機產業
目前爲止，我們已為您完整揭秘工業 4.0 為精密工業創造的各種優勢與正面影響。然而，要轉身擁抱工業 4.0，必須一步步慢慢來，不能躁進。對於 CNC 工具機業者來說，成功與否的關鍵在於教育訓練、時間與耐心。
在台北國際工具機展（TIMTOS 2023）現場，我們看到許多 CNC 工具機廠商在人員訓練方面已率先應用工業 4.0 的新技術。舉例來說，透過 VR 與 AR 技術的輔助，新進人員可以在擬真的系統平台上學/練習機台操作，並迅速排除機器運作時產生的問題。
時間，精確的說，轉型工業 4.0 需要多久的時間？關於這點，答案雖然依各廠商的狀況與條件不同，但可以肯定的是，選擇合適的智慧製造策略，必然能縮短過渡期。無論如何，耐心是不可少的要件，不管人類還是機器，都需要學習、適應與調整的時間。回應本段一開始的提問，轉型工業 4.0 到完全上軌道所需的時間要多久？答案是：可能少於一年，甚至三個月就可以。一旦人與機器可以合作無間、完美協作，可預期的豐碩生產果實便近在眼前！
展嘉科技股份有限公司
Your Best Design Partner !
