結合虛擬與現實的數位工廠概念持續發酵，航太/汽車產業開啟風氣之先，正大舉導入新一代3D設計開發環境解決方案。日前在達梭系統(Dassault Systemes)台灣用戶大會上，台中市市長林佳龍表示，智慧機械的硬體設備已從單機走向整廠製造。中央政府現已指定台中為機械之都，而達梭所提供的軟體，即是推動智慧製造的重要系統。
數位工廠概念發酵 3D設計軟體擁抱新浪潮
達梭系統是工業3D軟體的供應商，其致力於3D解決方案的研發，並推動3D體驗應用。目前該公司在全球已有20萬用戶，並涵蓋12個產業，包括汽車與交通運輸；航空航太與安防；船舶與海洋；工業設備；高科技；能源、流程與公共事業；工程建築、工程與施工；生命科學；工程建築、工程與施工；自然資源；金融與商業服務；消費品與零售；消費性包裝商品與零售。
漢翔航空董事長廖榮鑫(圖1)進一步表示，漢翔接下來的高級教練機製造，將會運用智慧機械來作組裝，因此漢翔也很希望航太產業供應鏈中的Tier2、Tier3、Tier4業者，也可以很有效率地提升其產品品質與運作效率。
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| 圖1 漢翔航空董事長廖榮鑫表示，市場對飛機的需求是不 減的，不過全機設計、系統整合、研發測試、量產製造的 能力相當重要，若只會做零組件，是拿不到國際大單的。 |
舉例而言，達梭旗下的CATiA軟體，可協助開發者充分發揮混合建模功能，並達到高水準的A級曲面品質。其具備強大且易於使用的曲面建構模組，可自由定義各種形狀，在建構產品時，能夠創建、合併、平滑、修飾曲線和曲面，並即時診斷檢查曲面品質。
達梭系統大中華區總裁張鷹(圖2)表示，如今在台灣，達梭的高階應用已普及至5,000多個應用點，且在全球涵蓋的12個產業皆有涉及，達梭的技術是以多緯度、多學科(包括力學、熱學、模擬等)的方式展開。同時也從3D建模應用程式、模擬應用程式、智慧訊息應用程式、社會協同合作應用程式四個面向，來全面構成達梭體系的完整平台。
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| 圖2 達梭系統大中華區總裁張鷹表示，產業鏈如何打破 壁壘，在單一平台上進行協同工作，是很大的挑戰。 |
取代實體模型 3D虛擬軟體有大用
張鷹指出，達梭系統旗下的軟體服務，已從工具層面走向整體的使用平台，以往的CAD軟體，是工程師的繪圖工具，用來提供給他們做進一步的設計。現在這樣的功能將只會是軟體服務的一部分，繪圖完成後的圖檔，如何輸出進行仿真、模擬，以及透過虛實互動做改進，改進完成後，再來做生產與製造。這樣的平台，將能讓工作效率更高、交付時間更短，以及生產後的生命週期更長。
張鷹分析，隨著工業4.0的發展，智慧製造已經不再專屬於大企業，越來越多中小企業也開始著手進行。在達梭系統的軟體中，每個產業、層面的軟體使用程度是不同的，因此我們期望發揮產業鏈的力量，將上游與下游的廠商共同推動到大平台上，使其更容易達到國際化、協同化。
由於中小企業在智慧製造上所能投入的資源較少，在這樣的情況下，達梭系統提供的平台資源，就會扮演重要角色。
張鷹進一步指出，有了高階科技，製造可以是一種服務。當企業在一個地方的產能不夠時，將可以借用其他地方的產能，有剩餘產能的時候，也可以同時輸出。而設計也是同樣的道理，在網路的時代，只要有了平台，需求與供給都能變成服務。
張鷹進一步分析，不過產業鏈該如何打破壁壘，進行協同工作，就會是很大的挑戰。我們希望透過達梭系統的3D平台，促使工程師能跟工廠溝通，工廠也能跟設計師溝通，設計師則可以跟最終客戶溝通，因為他們是以同樣的技術、系統和平台為基礎。
達梭系統台灣銷售總監張銘輝則表示，過去業者重視的是產品外型的設計，但如今設計代表的更可以是整體的商業計畫，其要讓客戶感受到產品的價值，也就必須從設計、研發、製造、行銷等多方面來著手，像是日前知名車廠在展示新款車輛時，便成功運用虛擬的3D技術，將車輛的內部組裝，活靈活現地展示出來。
達梭系統的用戶Tesla目前也正運用全智慧自動化的生產技術，逐步打造出智慧工廠的模式，這樣的製造方式與傳統車廠的製造思維是截然不同的。
而虛擬的部分是達梭系統的強項，當設計經由虛擬世界分析後，再到實體世界進行製造，也將縮短研發時間，並提升效率。
達梭系統資深經理許欲生舉例，要教導機器人如何進行切削，即必須把切削的路徑模擬好，才能進一步告知程式要如何執行切削。早期在拷貝鑰匙時，我們會拿一個鑰匙的模型，來進行拷貝，而達梭系統的軟體，即是可以透過虛擬軟體來取代這樣的實體模型。且這樣的模擬設備除了可以是機器人，也可以是CNC控制器、自動化生產線等。
友嘉集團工業4.0事業部總經理馬仁宏(圖3)指出，虛擬世界很大的好處在於可以不斷地嘗試與錯誤(Try and Error)，因其在嘗試過程中，所產生的成本是很低的，藉此可以運用電腦技術來提升未來工廠設計的效益。
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| 圖3 友嘉集團工業4.0事業部總經理馬仁宏表示，擁有學 習能力的聰明機器人，將會出現在未來的工廠中。 |
友嘉集團(FFG)在2016年的美國芝加哥工具機展(IMTS)中，與達梭系統簽署戰略合作協議，因而展開了彼此的合作。目前合作成果相當豐碩，在友嘉集團的五軸工具機中，已直接搭載受到美國波音公司採用的CATiA軟體，此舉讓廠商省去了自行做系統整合的大麻煩，同時也為智慧製造的3D體驗增添了不少動能。
串接達梭CATiA軟體 工具機價值性大增
友嘉集團的工具機，自今年3月的台北國際工具機展(TIMTOS)後，開始搭載達梭系統的CATiA軟體。據了解，過去若要在五軸工具機(圖4)當中，實現3D的功能，須耗費3∼6個月的時間進行系統整合，如今這樣的合作模式，促使客戶將可直接在工具機中，尋找到有3D軟體的標準選項，因此引進設備和實際生產的時間，可藉此大幅縮短。
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| 圖4 五軸工具機可應用於複雜曲面的高效、精密、自動化加工。 資料來源：Feeler |
達梭系統旗下的CATiA軟體，除了可以在工具機中採用，同時也可以導入自動化產線。
馬仁宏表示，目前友嘉集團的工具機與模擬軟體已串接完畢，正在努力將工廠的自動化產線，與CATiA等CAD軟體進行串接，其主要的挑戰在於，軟體的通訊標準與機器的通訊標準是不相同的，因此達梭系統必須將軟體介面開放，數據傳輸才有辦法對得上，這樣的功能目前是史無前例的。據馬仁宏估計，在自動化產線的串接，預計於2018年會完成。
然而，這些串接還不是工業3D體驗的全貌，未來智慧工廠中系統的全面3D化，更讓人引頸期盼。對此，友嘉集團與達梭系統，共同推展智慧機械4.0整廠輸出。該整廠輸出以達梭系統的應用平台為基礎，可讓工廠設計(結構與機電)、製造管理系統、自動化規畫、營建與自動化專案管理，到工具機選用與加工模擬、大數據分析與顯示、VR/AR/MR虛擬體驗等，一舉在同一3D平台上運行，這對於目前工廠中各分散系統實現大整合，有相當大的助益。
馬仁宏進一步表示，如果沒有辦法把未來可能的情境，想得清楚，現在所做的大多事情可能都是浪費。因此友嘉非常密集地與合作夥伴討論，未來5年∼20年工具機產業會變成怎樣的樣貌。
工具機產業的現況，是一個操作人員、一台機器、一台工具機、一台自動化設備。未來這樣的情境，將會被大幅地改變，其中工具機仍然還是金屬加工的核心，自動化設備與機器人，也仍然是機器與機器之間的重要設備，但更聰明的機器人，將會出現。
馬仁宏指出，未來工廠中，原來操作者的角色，將會逐步被可與人協同工作的機器人給取代，這樣的聰明機器人必須擁有學習能力。即便傳統的機器人還是會存在，但就實體層(Physical Layer)來看，傳統機器人將必須與聰明機器人、人進行無縫的溝通，這樣的情境，不僅會是在工具機產業發生，任何其他的製造業，也很可能會如此發展。
因此，聰明機器人的出現，也就促使人有必要提升為管理者，並且運用先進的IT工具、智慧的軟硬體系統，來管理一座聰明的工廠。
即便目前工業4.0才剛脫離探索期，走向試導期，產業距離全面的智慧工廠看似還很遙遠。不過，從效率的角度來觀察，數位工廠的確有其重要意義，新一代3D軟體平台，所能能帶來的不僅是設計效率的增加，更包含了生產、管理與消費者體驗上的效率全面提升。這樣嶄新的營運模式，可以是一種對既有製造模式的顛覆性革命，但同時也會是產業邁向工業4.0的重要指標。
