工具機是什麼？工具機2大製造特徵與產業趨勢 | 鼎新電腦

文：吳欣珊

工具機 設計變更

工具機作為現代多數製造各式機械零件的生產重要設備，已是不可或缺的存在，對應不同產品，各有不同的工具機生產形式，在台灣也因發展早，而形成了大型產業聚落，並壯大工具機產業鏈，但現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。

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• 什麼是工具機？

• 工具機在製造時的2個特徵

• 工具機在執行開發中的7個特性

• 工具機在製造業的觀念與趨勢思維調整

• 工具機產業趨勢與今後發展性

• 結語

什麼是工具機？

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其他機器的金屬零件，因此工具機架構必須有足夠剛性。

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，發展出各種形式的工具機，其中發展出曲柄、飛輪、軸承等新結構。後續的工業革命加速推動了工具機的進展，實現機動進給和車削螺紋，為工具機的一次重大變革。

在19世紀由於紡織、動力、交工運輸機械與軍火生產的推動，各類型的工具機相繼出現，隨著電動機的發明，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大量生產的需要，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線，後續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展奠下基礎。

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

工具機在製造時的2個特徵

現今多數工具機製造模式都轉變為客製化，由於客製工具機本身是量身訂做，這與一般的工具機生產模式大有不同，有以下兩點比較明顯的特徵：

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、工具機、夾具、工具的開發設計與選擇，進行製作生產工具機前的毛胚檢驗、加工中及成品的檢驗測驗，後續的維護輸送、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。

工具機製造特徵2：單一客製生產性

由於訂製工具機都有其單一性，幾乎都是單台依據客戶提出需求所製造生產，進行一次性開發與製造，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時的課題。

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工具機在執行開發中的7個特性

因工具機製造現今也走專用訂製工具機路線，有許多細節是在開發前期都須評估的問題，其中7個特性是專用工具機開發中容易發生的狀況：

工具機開發特性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。

工具機開發特性2：經營風險承受度

工具機依據客戶需求訂製而成，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，企業的風險控管能否承壓，也是工具機廠商需要思考的。

工具機開發特性3：軟硬體協作整合難度

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少量零件的廠商製作外．需多家合作廠商一同協作並同步確認軟硬體整合狀態，也是難度較高的部分。

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工具機開發特性4：高度依賴技術

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

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工具機開發特性5：技術成長期長

技術人才經驗養成並不容易，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成。

工具機開發特性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下，人力需求不一致，如遇上需求人數較多的機種，往往無法即時招聘擁有技術的人員。台灣有完整的工具機產業聚落，多數都是以外包形式進行，但對大型工具機廠商而言，如何穩定訂單狀態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。

工具機開發特性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，設計變更頻繁狀態下，ECN/ECR如未即時變動，一則可能不及備料延誤生產，二則可能導致製造錯誤發生，除了後續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行製造時的一大考驗。

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工具機在製造業的觀念與趨勢思維調整

也由於客製化產品成為趨勢，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：

工具機生產與配套協作

工具機生產時如何與其他廠商進行協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作，加強規劃時程並掌握生產進度將是未來在面臨交期縮短的重點。 

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技術引進與創新研發

科技發展的時勢下，推動技術發展與激發自家創新研發能力是未來各大產業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，將成為未來的企業重要競爭力。

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運用技術提高產品附加價值

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

時間管理因應能力

從接單生產到最終準時交貨，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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工具機產業趨勢與今後發展性

由於產品的生命週期越來越短，產品更新速度加快，為了保持競爭力，企業在生產產品時會針對產品的規格或造型加入特殊設計，連帶影響到生產機具，需隨著產品設計而跟著改變，因此未來的工具機趨勢將會演變為高度客製化的形式，且因應產品的快速上市與下架趨勢，其工具機也容易因產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，而工具機的產業未來有3個重要的發展趨勢：

智慧製造

即便是現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，加強生產調度彈性；另外，提升所生產的工具機並賦予其智能運作的能力，除了推動企業的研發能力外，也考驗企業在軟硬體的整合技術力。

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環保節能

在ESG當道的狀況下，節能減碳成為工具機業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，運用更環保節能的方式進行工具機的生產，除了善盡企業的社會責任外，也為企業的未來保有更多生存籌碼。

數位轉型

數位轉型是現今每間企業都必須進行的轉型趨勢，從企業內部數據、圖表、紙本等紀錄的數位化，再到與智慧工具如感測器、機械手臂等整合工作運行的數位優化，後續結合人工智慧，達成自感應、自適應、自學習及自驅動的數位轉型，疫後的數位化趨勢不會回頭，如何快速達成數位轉型，是工具機產業在面臨客變成常態的現在，必須執行的任務之一。

未來經營形式的數位轉型，也將由數據驅動產業進行營運，藉由觀察數據找出進料、生產問題、運輸等環節，掌握設變進度，提升製機效率。而除了數據的蒐集至中控平台便於統整及資訊的調度外，餵養人工智慧數據及產業知識成為產業的數位知識庫，人工智慧作為在中控平台的運行的「大腦」學習，根據變動而不斷調整優化流程作業，成為數據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的其中重要環節之一，面臨未來，客製化也是重要趨勢之一，企業需面臨的是大環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境下脫穎而出，增加企業生存的可能性。

內文資料來源：

工具機發展史是什麼？

維基百科-工具機

華人百科-專用工具機

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