第 3 章 智 慧 及 自 動 化 一 金 屬 元 件 之 精 微 設 備 開 發 技 術 ( 一 ) 技 術 研 發 目 標 智 慧 型 手 持 裝 置 的 快 速 興 起, 產 品 朝 向 微 型 多 功 能 低 耗 能 及 較 高 精 度 等 趨 勢 發 展 ; 同 時 產 業 亦 面 臨 技 術 創 新 加 速 新 程 應 用 彈 性 大 新 性 能 零 件 取 代 性 高 新 產 品 上 市 時 間 短 與 客 戶 需 求 快 速 變 化 等 全 球 化 的 競 爭 挑 戰 2012 年 歐 盟 微 奈 米 技 術 組 織 (MIcro-and NAno-Manufacturing Association, 簡 稱 MINAM Association) 發 表 之 論 文 提 到, 目 前 全 球 所 遭 遇 的 課 題 是 可 量 產 之 精 微 零 組 件 技 術 與 生 產 系 統 尚 未 成 熟 ; 世 界 各 國 已 啟 動 多 項 大 規 模 研 發 計 畫, 投 入 量 產 生 產 程 鏈 設 備 開 發 與 先 導 型 生 產 線 建 置 等 開 發 針 對 精 微 產 品 之 生 產 設 備, 以 小 型 化 可 重 組 化 彈 性 化, 並 結 合 ICT 技 術 促 成 之 人 工 智 慧 為 其 主 要 發 展 方 向 ; 同 時 推 行 使 用 較 少 材 料 能 源 土 地 之 程, 生 產 具 重 複 使 用 性 再 生 性 之 綠 色 產 品, 以 減 少 廢 棄 物 的 產 生 台 灣 可 攜 式 機 電 產 品 廠 正 往 建 立 自 主 開 發 能 力 發 展, 但 缺 乏 自 主 設 備 與 關 鍵 零 組 件 成 研 發 瓶 頸, 目 前 許 多 零 組 件 必 須 依 賴 進 口 產 品 及 零 組 件 之 精 微 化 ( 微 型 化 薄 型 化 及 精 密 化 ) 相 關 技 術 與 生 產 系 統 研 發 為 國 內 產 業 面 臨 之 最 大 挑 戰 為 因 應 上 述 國 際 趨 勢 突 破 台 灣 精 微 零 組 件 產 業 之 發 展 瓶 頸 加 速 未 來 國 際 競 爭 力 之 建 立, 故 發 展 金 屬 元 件 之 精 微 設 備 開 發 技 術, 以 期 能 完 整 滿 足 微 型 產 品 生 產 所 需 之 複 合 加 工 成 形 組 裝 等 設 備 與 自 動 化 周 邊 系 統 需 求 第 3 章 智 慧 及 自 動 化 ( 二 ) 技 術 發 展 藍 圖 金 屬 元 件 之 精 微 設 備 開 發 技 術 發 展 藍 圖 見 圖 2-3-3-1 2013 年 以 開 發 適 合 精 密 小 型 金 屬 元 件 生 產 之 精 微 系 統 設 備 為 主, 主 要 應 用 與 研 究 方 向 包 括 精 微 塑 性 成 形 系 統 開 發 技 術 微 特 徵 精 微 電 化 學 系 統 開 發 技 術 高 質 高 精 密 小 型 處 理 設 備 開 發 技 術 三 方 面 藉 由 小 型 高 精 密 通 用 設 備 複 數 個 程 模 組 複 數 個 附 加 功 能 模 組 自 動 化 周 邊 設 備 與 開 放 架 構 智 慧 模 組 化 控 制 系 統, 實 現 可 重 組 化 精 微 設 備 發 展 概 念, 並 建 立 五 種 具 引 領 作 用 之 先 導 型 示 範 生 產 系 統 - 精 微 沖 鍛 複 合 系 統 精 微 多 軸 鍛 壓 系 統 批 次 量 產 電 化 學 系 統 連 續 生 產 電 化 學 系 統 及 高 質 高 精 密 小 型 連 續 熱 處 理 系 統 在 精 微 塑 性 成 形 系 統 開 發 技 術 方 面, 目 前 國 產 精 微 塑 性 成 形 設 備 皆 為 單 點 出 力 與 四 柱 導 引 作 動 方 式, 抗 偏 心 負 荷 能 力 較 差 再 者 受 限 於 以 薄 板 進 行 成 形 加 工, 無 法 滿 足 不 同 精 微 零 件 成 形 程 量 產 需 求, 加 上 精 微 塑 性 成 形 設 備 欲 採 用 伺 服 馬 達 進 行 滑 塊 運 動 曲 線 的 控 制 經 驗 缺 乏, 以 及 關 鍵 控 制 器 技 術 掌 控 於 國 外, 不 易 客 化 因 此, 開 發 適 合 精 密 小 型 金 屬 元 件 生 產 之 塑 性 成 形 通 用 設 備 ( 噸 數 :200 KN 有 效 裝 載 面 積 500 x 350 mm 2 滑 塊 迴 轉 數 :40-200 SPM 下 死 點 動 態 精 度 4 µm 最 大 變 形 撓 度 15 µm), 其 具 備 高 剛 性 機 身 結 構 四 點 加 壓 連 桿 機 構, 靜 態 精 度 優 於 日 本 工 業 標 準 (JIS, Japanese Industrial Standards) 精 度 的 二 分 之 一 藉 由 伺 服 馬 達 驅 動 控 制, 可 產 生 微 沖 切 微 引 伸 微 沖 鍛 微 鍛 等 四 種 滑 塊 運 動 曲 線, 或 可 依 據 客 載 具 需 求 進 行 運 動 曲 線 設 定, 涵 蓋 不 同 精 微 成 形 209
參 精 進 領 域 程 對 設 備 要 求 另 一 方 面 開 發 塑 性 成 形 通 用 設 備 可 搭 載 之 程 模 組 ( 傳 動 盤 沖 鍛 複 合 模 組 微 齒 輪 多 軸 向 鍛 壓 模 組 ) 功 能 模 組 ( 成 形 件 頂 料 模 組 微 小 塊 料 潤 滑 模 組 ) 自 動 化 周 邊 設 備 ( 板 材 整 平 / 送 料 模 組 微 小 塊 料 整 列 / 夾 送 系 統 ), 藉 由 搭 配 不 同 之 周 邊 模 組 進 行 重 組 化, 完 成 精 微 沖 鍛 複 合 系 統 ( 驗 證 載 具 : 傳 動 盤 ), 精 微 多 軸 鍛 壓 系 統 ( 驗 證 載 具 : 微 齒 輪 ) 兩 種 示 範 產 線 建 置 與 國 際 標 竿 廠 商 比 較, 瑞 士 Burderer 和 日 本 Dobby 無 重 組 化 架 構 ; 而 日 本 HSK 於 中 小 型 零 件 有 類 似 系 統 整 合 開 發 概 念, 但 其 系 統 通 用 設 備 通 常 只 裝 載 一 個 模 組, 藉 由 多 台 通 用 設 備 客 化 串 並 聯 組 合 成 生 產 系 統 在 微 特 徵 精 微 電 化 學 系 統 開 發 技 術 方 面, 其 為 精 微 技 術 之 關 鍵 技 術 之 一, 主 要 應 用 於 難 加 工 材 料 如 不 銹 鋼 鈦 合 金 等, 或 是 因 尺 寸 縮 小 所 成 的 強 度 增 加 和 結 構 細 微 化 需 求 之 零 件 生 產 目 前 國 內 外 雖 然 有 少 數 廠 商 及 學 術 單 位 投 入 單 一 模 組 或 生 產 設 備 研 究, 但 仍 無 法 達 到 產 品 量 產 之 需 求 因 此 開 發 適 合 精 密 小 型 金 屬 元 件 生 產 之 電 化 學 通 用 設 備 ( 台 面 尺 寸 500 x 500 mm 2 XYZ 行 程 200 mm 定 位 精 度 1 μm 重 複 定 位 精 度 0.5 μm) 並 開 發 電 化 學 通 用 設 備 可 搭 載 之 程 模 組 ( 電 解 液 系 統 模 組 ) 功 能 模 組 ( 振 動 模 組 精 微 元 件 治 具 模 組 ) 自 動 化 周 邊 設 備 ( 工 件 移 載 模 組 自 動 傳 送 系 統 ), 藉 由 搭 配 不 同 之 周 邊 模 組 進 行 重 組 化, 完 成 批 次 量 產 電 化 學 系 統 ( 驗 證 載 具 : 止 推 動 壓 軸 承 ) 連 續 生 產 電 化 學 系 統 ( 驗 證 載 具 : 環 齒 輪 ) 兩 種 示 範 產 線 建 置, 其 加 工 模 式 為 連 續 及 定 點 加 工 模 式 皆 可 與 國 際 標 竿 廠 商 比 較, 美 國 Extrude Hone 電 化 學 設 備 為 連 續 加 工 模 式, 其 具 有 自 動 化 周 邊 設 備, 但 無 重 組 化 架 構 ; 而 德 國 Dorner 電 化 學 設 備 為 定 點 加 工 模 式, 具 有 客 化 專 用 模 組, 但 無 自 動 化 周 邊 設 備 在 高 質 高 精 密 小 型 處 理 設 備 開 發 技 術 方 面, 精 微 零 組 件 需 快 速 而 大 量 以 降 低 生 產 成 本, 故 其 材 料 傾 向 使 用 易 加 工 鋼 材, 因 而 需 要 透 過 處 理 技 術 來 賦 予 或 強 化 性 能 但 國 內 現 行 熱 處 理 設 備 在 處 理 φ2 mm 以 下 之 低 碳 鋼 微 小 工 件 時, 易 有 心 部 出 現 軟 質 肥 粒 鐵 導 致 硬 度 不 足 的 問 題, 不 適 合 處 理 精 微 零 組 件 且 傳 統 滲 碳 處 理 設 備 容 許 之 滲 層 不 均 度 大, 滲 層 深 度 變 異 較 大 因 此 建 立 微 型 零 件 專 用 之 高 質 高 精 密 小 型 連 續 熱 處 理 設 備, 其 具 淬 火 回 火 正 常 化 滲 碳 氮 化 清 洗 等 多 重 處 理 能 力, 以 及 具 有 熱 處 理 氣 氛 產 生 系 統 及 碳 勢 監 測 系 統 並 開 發 精 微 元 件 低 變 形 淬 火 機 構 設 計 及 可 提 升 韌 性 和 耐 磨 性 之 熱 處 理 程 技 術, 可 協 助 國 內 精 微 產 業 開 發 齒 輪 轉 軸 針 銷 等 微 小 零 組 件 所 需 之 客 化 熱 處 理 設 備 或 相 關 程 技 術 以 材 質 S15C-S25C 外 徑 φ2 mm 圓 棒 作 為 驗 證 載 具, 滲 碳 深 度 滲 碳 深 度 差 異 及 表 面 硬 度 皆 需 達 品 質 指 標 ( 滲 碳 深 度 0.10 mm, 滲 碳 深 度 差 異 0.1 ± 0.01 mm, 表 面 硬 度 Hv 700) 與 國 際 標 竿 廠 商 比 較, 瑞 士 SAFED 連 續 熱 處 理 設 備 可 自 動 化 進 行 淬 火 及 滲 碳, 但 不 具 備 清 洗 與 回 火 模 組, 須 另 行 處 理 2014-2017 年 期 望 與 國 內 相 關 產 學 研 各 界 合 作, 於 具 主 導 性 微 型 產 品 開 發 引 領 下, 將 精 微 化 可 重 組 化 精 微 設 備 再 朝 向 系 統 層 級 之 複 合 化 客 化 發 展, 以 建 立 精 微 綠 色 智 慧 核 心 技 術 及 其 示 範 產 線 與 工 廠 建 置 為 主 軸, 開 發 可 重 組 彈 性 智 慧 系 統 與 精 微 智 慧 工 廠 (Intelligent Microfactory) 發 展 重 點 為 客 化 導 向 之 智 慧 程 機 械 與 生 產 系 統, 如 智 慧 化 加 工 監 控 與 預 診 - 程 智 慧 控 制 ( 傳 統 非 傳 統 加 工 複 合 ) 智 慧 維 護 系 統 ( 預 知 保 養 維 護 ) 虛 擬 量 測 ( 精 微 程 適 用 ); 智 慧 化 人 機 介 面 - 直 覺 性 操 作 具 彈 性 介 面 具 修 正 與 重 組 適 應 性 結 合 具 特 色 程 加 值 軟 硬 體 等 ; 智 慧 化 設 備 生 產 線 工 廠 發 展 - 因 應 客 與 再 使 用 需 求 具 可 重 組 適 應 性 ; 採 料 帶 治 具 傳 送 或 機 械 人 等 促 成 自 動 化 生 產 210
第 3 章 資 料 來 源 : 金 屬 中 心 整 理,2013 年 9 月 圖 2-3-3-1 金 屬 元 件 之 精 微 設 備 開 發 技 術 發 展 藍 圖 智 慧 及 自 動 化 ( 三 ) 產 業 效 益 發 展 可 量 產 的 金 屬 元 件 之 精 微 設 備 開 發 技 術, 建 立 客 化 系 統 規 劃 與 開 發 能 力, 依 客 戶 應 用 需 求 建 置 可 重 組 化 設 備 生 產 線, 並 實 現 一 次 裝 夾 複 合 加 工 或 模 具 生 產, 可 解 決 國 內 所 開 發 之 精 密 加 工 設 備 尚 無 法 完 整 滿 足 微 型 產 品 生 產 所 需 之 複 合 加 工 成 形 等 設 備 與 自 動 化 周 邊 系 統 之 問 題, 並 可 因 應 客 戶 微 型 產 品 高 精 度 多 樣 變 量 短 交 期 等 應 用 需 求, 達 到 生 產 系 統 客 化 重 組 與 快 速 開 發 目 的 精 微 塑 性 成 形 系 統 開 發 技 術, 可 大 幅 提 升 高 附 加 價 值 金 屬 零 件 之 生 產 效 率 與 降 低 加 工 成 本 ; 微 特 徵 精 微 電 化 學 系 統 開 發 技 術, 主 要 應 用 於 難 加 工 材 料 之 精 微 零 組 件, 或 是 因 尺 寸 縮 小 所 成 的 強 度 增 加 和 結 構 細 微 化 需 求 之 零 件 生 產 ; 高 質 高 精 密 小 型 處 理 設 備 開 發 技 術, 以 建 立 φ2mm 以 下 微 小 工 件 之 調 質 及 滲 碳 熱 處 理 程 技 術 未 來 將 結 合 產 學 研 各 界 專 精 技 術 與 資 源, 投 入 研 發 具 開 放 式 架 構 之 控 制 系 統 開 發 平 台 技 術, 擺 脫 國 外 高 價 控 制 器 之 限 制 與 依 賴, 建 立 具 獨 特 運 動 曲 線 控 制 功 能 或 高 階 控 制 技 術, 有 效 實 現 程 優 勢 與 成 形 精 度, 建 立 具 自 主 化 與 特 色 化 之 控 制 系 統 與 設 備 相 關 研 發 技 術 與 成 果 可 廣 泛 應 用 於 國 內 工 具 機 精 密 機 械 產 業 相 關 零 組 件 市 場 根 據 歐 盟 MINAM 針 對 微 奈 米 與 系 統 相 關 產 品 之 全 球 市 場 預 測, 至 2019 年 全 球 市 場 將 達 2.6 兆 歐 元 史 崔 克 萊 大 學 預 估 至 2015 年, 精 微 加 工 及 模 具 產 業 全 球 市 場 將 超 過 8,000 億 美 元 金 屬 元 件 之 精 微 設 備 開 發 技 術 發 展 可 提 高 台 灣 精 微 塑 性 成 形 加 工 系 統 微 特 徵 精 微 電 化 學 加 工 系 統 與 高 質 高 精 密 小 型 處 理 設 備 之 國 產 化 及 保 養 維 護 211
參 精 進 領 域 能 力, 促 使 相 關 設 備 產 業 技 術 升 級 與 產 品 轉 型, 生 產 高 附 加 價 值 之 微 細 零 件, 而 達 到 產 業 高 值 化 之 目 的 預 期 每 年 將 可 創 設 備 及 零 組 件 產 值 新 台 幣 16 億 元 以 上, 促 進 廠 商 投 資 新 台 幣 4 億 元 以 上, 取 代 進 口 新 台 幣 9.6 億 元 以 上 二 新 世 代 智 能 工 廠 控 制 系 統 發 展 技 術 ( 一 ) 技 術 研 發 目 標 因 應 產 業 界 對 於 智 慧 及 自 動 化 需 求, 新 世 代 智 能 工 廠 控 制 系 統 發 展 技 術, 將 配 合 產 學 研 加 值 創 新 合 作 平 台, 研 發 智 能 工 廠 所 需 的 智 能 自 動 化 開 放 式 加 值 控 制 系 統, 包 括 智 慧 程 加 值 軟 體 多 軸 精 密 控 制 平 台 及 全 數 位 整 合 性 伺 服 等 三 項 關 鍵 模 組 技 術 研 發 目 標 將 建 立 控 制 器 系 統 三 大 關 鍵 模 組 : 程 及 智 能 軟 體 模 組 高 速 高 精 度 多 軸 運 動 控 制 軟 硬 體 核 心 模 組 高 性 能 伺 服 與 關 鍵 驅 動 組 件, 協 助 廠 商 由 硬 體 優 勢 轉 型 質 變 為 創 新 加 值 軟 實 力, 對 準 較 高 利 潤 的 美 國 日 本 或 歐 盟 市 場, 避 開 中 國 大 陸 與 韓 國 的 低 價 競 爭, 大 幅 提 升 其 市 場 競 爭 力 與 產 品 附 加 價 值 開 放 式 智 慧 程 加 值 軟 體 平 台 的 研 發 目 標, 在 3D 防 碰 撞 檢 測 模 擬 模 組 部 分, 開 發 虛 擬 複 合 化 工 具 機 運 動 模 型 建 構 系 統 和 線 上 加 工 路 徑 產 生 模 組, 建 立 開 放 原 始 碼 幾 何 運 算 函 式 庫 和 發 展 布 林 幾 何 運 算 模 組, 結 合 3D 使 用 者 介 面 開 發, 實 現 加 工 程 式 預 讀 分 析 複 合 化 工 具 機 碰 撞 預 測 以 及 線 上 定 位 加 工 路 徑 規 劃 與 驗 證 在 跨 設 備 智 慧 人 機 與 元 件 庫 部 分, 開 發 多 軸 加 工 監 控 模 組 和 線 上 加 工 參 數 最 佳 化 裝 置, 結 合 控 制 器 廠 商 所 提 供 的 程 式 化 通 訊 開 發 套 件 和 工 具 機 廠 商 所 提 供 測 試 驗 證 載 具, 共 用 開 發 模 組 化 人 機 通 訊 元 件, 藉 由 聲 紋 震 動 溫 度 等 感 測 訊 號 資 料 庫 的 建 立, 研 發 智 慧 化 加 工 條 件 技 術 和 結 構 介 面 連 結 失 誤 預 報 技 術 高 整 合 性 多 軸 精 密 控 制 平 台 的 研 發 目 標, 在 高 速 高 精 度 前 饋 控 制 模 組 部 分, 建 構 多 軸 多 系 統 全 數 位 控 制 平 台, 研 發 車 銑 對 話 式 工 件 程 式 編 輯 模 組 固 定 加 工 路 徑 學 習 控 制 和 雙 主 軸 交 叉 耦 合 控 制 等 技 術, 導 入 國 際 標 準 全 數 位 全 雙 工 即 時 串 列 伺 服 通 訊 控 制, 優 化 多 軸 運 動 控 制 的 傳 送 運 動 命 令 時 間 差 和 各 軸 脈 波 時 序 ; 提 供 車 銑 工 件 程 式 簡 易 快 速 產 生 方 案, 方 便 使 用 者 於 控 制 器 上 即 時 進 行 車 銑 複 合 加 工 程 式 作 ; 以 固 定 加 工 路 徑 的 學 習 控 制 技 術 來 提 升 加 工 精 度 與 速 率 在 五 軸 精 微 插 補 控 制 技 術, 開 發 泛 用 五 軸 同 動 插 值 工 具 機 控 制 器, 研 發 線 上 曲 線 擬 合 之 工 件 程 式 最 佳 化 前 傾 與 側 傾 刀 具 姿 態 轉 換 模 式 控 制 和 工 作 台 傾 斜 型 (Table-tilting Type) 主 軸 傾 斜 型 (Spindle-tilting Type) 以 及 工 作 台 / 主 軸 傾 斜 型 (Table/Spindle-tilting Type) 三 種 泛 用 五 軸 機 構 構 形 數 學 模 式 及 轉 換 等 技 術, 能 依 據 實 際 機 構 不 同, 透 過 控 制 器 的 機 構 轉 換 模 組 進 行 刀 具 中 心 點 及 路 徑 軌 跡 控 制 全 數 位 整 合 伺 服 模 組 平 台 的 研 發 目 標, 在 全 數 位 伺 服 控 制 模 組 部 分, 建 立 高 速 數 位 伺 服 驅 動 控 制 晶 片 模 組, 研 發 磁 場 導 向 控 制 之 高 速 演 算 法 則 主 動 式 功 率 因 數 校 正 及 高 速 串 列 通 訊 等 技 術, 開 發 高 速 現 場 可 編 程 邏 輯 閘 陣 列 (FPGA, Field-programmable Gate Array) 高 速 演 算 法 則 來 縮 短 電 流 控 制 迴 路 時 間 和 驅 動 控 制 暫 態 過 程 特 性 在 高 響 應 主 軸 驅 動 模 組 部 分, 將 研 發 可 調 式 脈 波 寬 度 調 變 (PWM, Pulse Width Modulation) 驅 動 控 制 技 術 高 速 能 量 洩 放 調 控 模 組 和 反 覆 式 控 制 等 技 術, 提 升 主 軸 加 減 速 能 力 與 機 台 換 刀 速 度 ; 改 善 電 源 功 率 因 素 與 提 升 能 源 應 用 效 率 ; 降 低 系 統 速 度 迴 路 過 衝 量 與 改 善 主 軸 高 速 旋 轉 震 動, 因 應 高 加 減 速 驅 動 需 求, 滿 足 未 來 大 量 於 攻 牙 機 高 速 主 軸 發 展 應 用 212
在 產 學 研 加 值 創 新 合 作 平 台 方 面, 著 重 運 動 控 制 高 階 軟 體 加 值 模 組 研 究 加 值 創 新 合 作 平 台 與 研 發 社 群 網 站 建 立 及 整 機 系 統 性 能 檢 測 與 技 術 服 務 平 台 開 發 持 續 委 託 學 者 專 家 進 行 控 制 器 性 能 強 化 方 法 與 模 組 研 發 ; 整 合 法 人 機 構 研 發 能 量, 完 成 多 軸 工 具 機 檢 測 技 術 ; 建 立 產 學 研 加 值 創 新 合 作 與 研 發 社 群 平 台, 活 絡 高 階 智 能 控 制 技 術 研 發 與 創 新 應 用 環 境 ; 藉 由 中 部 產 業 聚 落 研 發 社 群 的 推 動, 進 行 自 動 化 及 ICT 軟 體 加 值, 提 高 技 術 水 準 及 產 業 競 爭 力 ( 二 ) 技 術 發 展 藍 圖 新 世 代 智 能 工 廠 控 制 系 統 發 展 技 術 之 技 術 發 展 藍 圖 見 圖 2-3-3-2, 包 括 開 放 式 智 慧 程 加 值 軟 體 平 台 高 整 合 性 多 軸 精 密 控 制 平 台 全 數 位 整 合 伺 服 模 組 平 台 及 產 學 研 加 值 創 新 合 作 平 台 等 四 個 分 項 技 術 在 開 放 式 智 慧 程 加 值 軟 體 平 台 部 分, 於 3D 防 碰 撞 檢 測 模 擬 模 組 研 發 重 點 : 短 期 時 程 (2013-2014 年 ) 建 立 線 上 防 碰 撞 監 控 模 擬 技 術 虛 擬 機 器 加 工 模 擬 技 術, 建 置 具 備 整 合 加 工 設 計 到 模 擬 的 虛 擬 機 器 加 工 環 境 ; 中 長 期 時 程 (2015-2017 年 ) 建 構 彈 性 工 作 站 離 線 編 程 與 線 上 驗 證 拖 拉 式 (Drag & Drop) 虛 擬 工 廠 (Virtual Factory) 建 構 技 術, 提 供 整 廠 整 線 快 速 布 局 建 置 和 多 系 統 線 上 運 動 模 擬 碰 撞 檢 知 於 跨 設 備 智 慧 人 機 與 元 件 庫 研 發 重 點 : 短 期 時 程 (2013-2014 年 ) 建 立 跨 設 備 資 料 通 訊 元 件 庫 數 位 工 廠 布 局 與 流 程 最 佳 化 模 組 ; 中 長 期 時 程 (2015-2017 年 ) 建 立 綜 合 加 工 中 心 機 車 銑 複 合 加 工 機 自 動 化 機 器 手 臂 的 虛 擬 智 能 工 廠 控 制 模 組 資 料 庫, 提 供 產 業 界 跨 控 制 器 平 台 之 簡 易 共 通 軟 體 開 發 環 境 在 高 整 合 性 多 軸 精 密 控 制 平 台 部 分, 於 高 速 高 精 度 前 饋 控 制 模 組 研 發 重 點 : 短 期 時 程 (2013-2014 年 ) 開 發 高 階 車 削 與 銑 削 中 心 控 制 模 組 雙 主 軸 雙 刀 塔 (Dual Spindle Dual Turret) 控 制 模 組, 提 升 國 產 控 制 器 高 速 高 精 度 機 能 ; 中 長 期 時 程 (2015-2017 年 ) 開 發 雙 軸 龍 門 (Gautry) 同 動 控 制 技 術 三 刀 塔 雙 主 軸 控 制 模 組, 建 立 高 階 車 銑 複 合 控 制 器 於 五 軸 精 微 插 補 控 制 技 術 研 發 重 點 : 短 期 時 程 (2013-2014 年 ) 建 立 齊 次 轉 換 刀 尖 點 定 向 控 制 刀 具 姿 態 轉 換 技 術 ; 長 期 時 程 (2015-2017 年 ) 開 發 泛 用 型 非 正 交 五 軸 運 動 學 模 組 奈 米 平 滑 化 控 制, 建 立 高 階 五 軸 工 具 機 控 制 器 產 品 第 3 章 智 慧 及 自 動 化 在 全 數 位 整 合 伺 服 與 高 響 應 主 軸 驅 動 模 組 部 分, 於 全 數 位 整 合 伺 服 驅 動 器 模 組 研 發 重 點 : 短 期 時 程 (2013-2014 年 ) 建 立 數 位 串 列 通 訊 模 組 電 子 凸 輪 調 控 技 術 ; 中 長 期 時 程 (2015-2017 年 ) 將 建 立 強 健 網 路 伺 服 主 從 端 控 制 模 組 軟 體 伺 服 迴 路 控 制 智 慧 財 產, 建 立 高 速 全 數 位 伺 服 通 訊 模 組 ( 包 含 運 動 控 制 軸 卡 及 輸 出 輸 入 模 組 ) 之 高 值 化 高 階 國 產 伺 服 驅 動 器 產 品 於 高 響 應 主 軸 驅 動 模 組 研 發 重 點 : 短 期 時 程 (2013-2014 年 ) 研 發 高 速 能 量 洩 放 調 控 模 組 可 調 式 PWM 驅 動 控 制 技 術, 達 成 高 加 減 速 驅 動 與 高 轉 速 驅 動 控 制 目 標 和 解 決 馬 達 因 瞬 間 加 減 速 所 產 生 的 巨 大 能 量 與 避 免 系 統 電 器 迴 路 受 損 ; 中 長 期 時 程 (2015-2017 年 ) 開 發 多 軸 伺 服 前 級 整 合 模 組 高 扭 力 低 速 控 制 技 術, 建 構 全 數 位 高 響 應 高 轉 速 主 軸 驅 動 模 組, 支 援 高 性 能 切 削 工 具 機 和 高 精 度 與 高 穩 定 性 旋 轉 工 作 台 模 組 在 產 學 研 加 值 創 新 合 作 平 台 部 分, 短 期 時 程 (2013-2014 年 ) 研 發 運 動 控 制 高 階 軟 體 加 值 模 組, 鏈 結 學 校 與 業 界 合 作 及 軟 體 加 值 應 用 案 例 開 發, 進 行 控 制 器 性 能 強 化 方 法 與 模 組 相 關 研 發 ; 中 長 期 時 程 (2015-2017 年 ) 建 立 加 值 創 新 合 作 平 台 與 研 發 社 群 網 站 整 機 系 統 性 能 檢 測 與 技 術 服 務 平 台, 建 構 國 內 自 主 控 制 器 零 組 件 產 業, 改 善 國 產 機 械 產 業 體 質 與 提 升 共 通 性 技 術, 提 高 自 動 化 精 密 機 械 廠 商 獲 利 率 213
參 精 進 領 域 資 料 來 源 : 工 研 院 機 械 所 整 理,2013 年 9 月 圖 2-3-3-2 新 世 代 智 能 工 廠 控 制 系 統 發 展 技 術 發 展 藍 圖 ( 三 ) 產 業 效 益 根 據 台 灣 區 工 具 機 暨 零 組 件 工 業 同 業 公 會 統 計 資 料,2012 年 台 灣 工 具 機 受 歐 債 風 暴 影 響, 出 口 值 較 2011 年 成 長 5.9%, 達 到 42.36 億 美 元, 全 球 排 名 為 第 四 大 出 口 國, 同 年 產 值 創 歷 史 新 高 為 53.4 億 美 元, 較 2011 年 成 長 1.9%, 全 球 排 名 為 第 6 位 台 灣 工 具 機 控 制 器, 長 期 被 日 本 發 那 科 (FANUC) 三 菱 電 機 (Mitsubishi Electric) 與 德 國 海 德 漢 (HEIDENHAIN) 西 門 子 (Siemens) 等 日 歐 系 品 牌 所 壟 斷, 加 上 高 階 工 具 機 控 制 器 管 制 等 問 題, 導 致 商 取 得 進 口 工 具 機 控 制 器 不 易 或 價 格 過 高 因 此 新 世 代 智 能 工 廠 控 制 系 統 發 展 技 術, 將 建 立 開 放 式 智 慧 工 具 機 控 制 器 平 台 研 發 國 產 車 銑 複 合 與 五 軸 高 階 控 制 模 組 建 構 全 數 位 整 合 伺 服 模 組 與 高 響 應 主 軸 驅 動 模 組, 以 提 升 國 內 多 軸 與 複 合 化 工 具 機 產 品 的 附 加 價 值, 改 善 進 口 控 制 器 壟 斷 與 協 助 國 內 工 具 機 產 品 導 入 高 階 應 用 領 域, 建 立 高 階 驅 動 控 制 發 展 平 台 與 提 供 全 數 位 化 控 制 系 統 之 解 決 方 案, 協 助 產 業 掌 握 核 心 競 爭 力 及 自 主 性 在 開 放 式 智 慧 程 加 值 軟 體 平 台 方 面, 開 發 3D 防 碰 撞 檢 測 模 擬 模 組 和 跨 設 備 智 慧 人 機 與 元 件 庫, 快 速 進 行 虛 擬 機 器 加 工 模 擬 與 多 軸 工 具 機 線 上 防 碰 撞 監 控 技 術, 使 現 有 五 軸 / 複 合 化 加 工 機 約 新 台 幣 500-800 萬 元 的 單 價 提 升 10-25% 建 構 跨 設 備 控 制 介 面 與 元 件 庫 和 線 上 程 參 數 擷 取 與 分 析 模 組, 提 供 跨 平 台 開 發 環 境, 降 低 使 用 者 之 作 業 複 雜 度 和 減 輕 工 具 機 廠 的 軟 體 開 發 成 本 及 系 統 建 構 成 本 透 過 認 證 診 斷 技 術 與 顫 震 調 控 技 術, 協 助 業 界 奠 定 聲 紋 診 斷 技 術 及 加 工 檢 測 之 技 術 依 據 透 過 分 析 損 壞 狀 況 的 特 徵 聲 紋 時 頻 圖, 建 立 品 質 知 識 資 料 庫, 搶 攻 高 階 工 具 機 全 球 市 場, 達 到 軟 體 加 值 目 標 214
在 高 整 合 性 多 軸 精 密 控 制 平 台 方 面, 建 構 高 速 高 精 度 前 饋 控 制 模 組 與 五 軸 精 微 插 補 控 制 技 術, 研 發 高 階 車 削 中 心 與 高 階 銑 削 中 心 控 制 模 組, 縮 短 國 際 大 廠 技 術 差 距, 達 到 世 界 先 進 之 高 階 商 用 控 制 器 等 級, 搶 攻 高 階 加 工 市 場, 達 到 工 具 機 產 值 倍 增 目 標 研 發 國 產 五 軸 工 具 機 控 制 器, 使 業 者 取 得 高 性 價 比 五 軸 工 具 機 控 制 器, 突 破 受 歐 日 等 國 際 大 廠 壟 斷 預 期 此 技 術 開 發 完 成 後, 五 軸 工 具 機 控 制 器 成 本 能 夠 降 低 50% 以 上, 可 增 加 每 台 五 軸 工 具 機 利 潤 新 台 幣 50-100 萬 元 以 上 在 全 數 位 整 合 伺 服 模 組 平 台 方 面, 研 發 全 數 位 伺 服 控 制 模 組 技 術 和 高 響 應 主 軸 驅 動 模 組 技 術, 提 供 高 速 高 精 度 全 數 位 化 控 制 系 統 之 解 決 方 案, 解 決 過 去 沒 有 全 數 位 主 軸 驅 動 器 而 無 法 建 立 全 數 位 工 具 機 的 問 題, 提 供 國 內 產 業 高 轉 速 主 軸 馬 達 驅 動 器, 滿 足 高 速 攻 牙 機 與 綜 合 加 工 機 主 軸 之 高 精 度 高 響 應 驅 動 器 應 用 需 求, 建 立 高 值 化 國 產 伺 服 驅 動 器 產 品 協 助 業 者 導 入 全 數 位 工 具 機 發 展 與 使 用 高 解 析 度 回 授 元 件 大 幅 改 善 機 台 性 能, 達 到 高 精 度 控 制 目 的 在 產 學 研 加 值 創 新 合 作 平 台 方 面, 開 發 運 動 控 制 高 階 軟 體 加 值 模 組, 如 伺 服 調 機 和 純 軟 體 運 動 控 制 等 技 術, 藉 由 加 值 創 新 合 作 與 研 發 社 群 網 站 所 建 置 之 高 階 智 能 控 制 與 創 新 應 用 技 術, 提 供 技 術 服 務 與 諮 詢, 擴 大 對 產 業 影 響 層 面 與 強 化 高 階 智 能 控 制 技 術 研 發 與 應 用 擴 散 三 高 值 化 食 品 機 械 與 中 間 工 廠 推 動 技 術 ( 一 ) 技 術 研 發 目 標 第 3 章 智 慧 及 自 動 化 由 於 心 血 管 疾 病 為 威 脅 發 展 中 國 家 國 民 生 命 的 第 一 殺 手, 在 亞 洲 對 於 能 改 善 心 血 管 健 康 的 ω-3 脂 肪 酸 需 求, 正 逐 漸 升 溫 目 前 供 應 Ω-3 脂 肪 酸 的 來 源 主 要 有 三 種, 分 別 來 自 深 海 魚 類 亞 麻 籽 及 藻 類 由 於 海 洋 魚 類 逐 漸 枯 竭, 為 顧 及 素 食 者 對 ω-3 脂 肪 酸 需 求, 美 國 Ω-3 脂 肪 酸 的 主 要 供 應 商 Martek 公 司, 使 用 來 自 藻 類 供 應 之 ω-3 脂 肪 酸 素 材 台 灣 南 部 終 年 氣 候 穩 定, 綠 藻 產 量 世 界 第 一, 目 前 有 藻 錠 螢 光 蛋 白 試 劑 美 容 產 品, 但 尚 無 二 十 二 碳 六 烯 酸 (DHA, Docosahexaenoic Acid) 二 十 碳 五 烯 酸 (EPA, Eicosapentaenoic Acid) 葉 黃 素 (Lutien) 等 藻 類 萃 取 產 品 國 內 中 鋼 公 司 中 油 綠 能 科 技 研 究 所 台 電 大 林 廠 等 均 已 投 入 微 藻 養 殖 (Microalgae Culture) 之 碳 補 集 (Carbon Capture) 技 術 研 發, 並 期 藉 此 降 低 碳 排 放 量 然 而 興 建 立 體 式 微 藻 光 合 反 應 器 投 資 成 本 較 高, 如 能 利 用 所 養 殖 微 藻 成 高 附 加 價 值 產 品, 提 高 微 藻 養 殖 經 濟 效 益, 則 可 促 進 微 藻 養 殖 產 業 發 展, 降 低 鋼 鐵 石 化 火 力 發 電 產 業 之 碳 排 放 量, 形 成 良 性 循 環 與 永 續 經 營 環 境 因 此 萃 取 微 藻 機 能 性 成 分 進 行 保 健 食 品 化 妝 品 開 發, 極 具 南 部 特 色 產 業 群 聚 發 展 的 潛 力, 且 可 藉 藻 類 萃 取 產 品 帶 動 區 域 創 新 成 長 此 外, 農 產 品 所 含 膳 食 纖 維 多 醣 體 植 化 素 微 量 元 素 等 對 人 體 有 顯 著 保 健 功 能, 許 多 國 家 如 日 本 美 國 韓 國 等, 體 認 到 膳 食 纖 維 對 人 體 健 康 的 重 要 性, 已 經 開 發 具 有 添 加 膳 食 纖 維 的 養 樂 多 酸 奶 啤 酒 泡 麵 等 產 品 並 已 上 市 國 內 具 有 豐 富 的 農 產 品 加 工 廢 棄 物 如 蔗 渣 豆 粕 柑 橘 果 皮 等, 以 此 為 原 料 來 開 發 膳 食 纖 維 添 加 劑, 除 了 可 提 升 農 餘 物 的 利 用 價 值 創 新 產 品 外, 亦 可 提 升 國 民 的 健 康 215
參 精 進 領 域 近 年 來 萃 取 技 術 的 開 發 朝 縮 短 操 作 時 間 降 低 有 機 溶 劑 使 用 提 高 萃 取 率 等 方 向 進 行 研 究 開 發, 因 此 諸 如 超 音 波 萃 取 超 臨 界 流 體 (Supercritical Fluid) 萃 取 薄 膜 萃 取 與 超 高 壓 萃 取 等 方 法 開 始 為 業 界 採 用 其 中 超 高 壓 萃 取 是 利 用 超 高 液 壓 成 細 胞 膜 受 損 以 提 高 細 胞 膜 通 透 性, 使 萃 取 液 體 可 在 較 短 時 間 滲 入 細 胞 內 進 行 細 胞 破 壁 與 萃 取 的 方 法, 此 技 術 過 去 已 成 功 使 用 在 萃 取 番 茄 醬 中 的 茄 紅 素 葡 萄 皮 中 的 花 青 素 人 蔘 根 中 的 人 蔘 皂 茶 葉 中 的 兒 茶 素 與 茶 多 酚 等 應 用 國 外 食 品 超 高 壓 設 備 主 要 供 應 商 為 Avure Technologies 公 司, 目 前 國 內 兩 家 以 超 高 壓 進 行 食 品 加 工 生 產 之 廠 商 ( 佳 美 金 利 食 安 公 司 ) 所 建 置 600 MPa 超 高 壓 加 工 (High Pressure Processing) 設 備, 就 由 Avure Technologies 公 司 所 提 供 有 鑑 於 超 高 壓 設 備 運 用 漸 廣, 歐 美 等 國 以 超 高 壓 進 行 殺 菌 使 肉 類 優 格 生 鮮 果 汁 等 產 品 的 保 存 期 延 長 並 使 營 養 完 整 保 留, 日 本 利 用 超 高 水 壓 使 舊 米 糊 化 恢 復 口 感, 中 國 大 陸 則 由 十 一 五 計 畫 開 始 積 極 推 動, 並 由 國 外 引 進 超 高 壓 設 備 技 術, 帶 動 超 高 壓 萃 取 中 草 藥 成 分 研 發 國 內 食 品 機 械 廠 家 數 約 260 家, 主 要 產 品 有 包 裝 機 械 乾 燥 機 粒 機 混 合 機 粉 碎 機 攪 拌 機 等, 對 新 興 超 高 壓 食 品 設 備 研 發 投 入 較 少, 目 前 國 內 超 高 壓 食 品 加 工 實 驗 與 量 產 設 備 主 要 由 國 外 進 口, 由 於 設 備 費 用 高 且 維 護 支 援 能 量 不 足, 使 超 高 壓 程 研 發 與 運 用 受 限 因 此, 為 推 動 超 高 壓 設 備 技 術 在 國 內 發 展 並 促 進 新 興 超 高 壓 應 用 程 研 發, 在 原 料 高 值 化 處 理 設 備 技 術 方 面 的 研 發 目 標 為 超 高 壓 加 工 設 備 技 術 開 發 設 計 壓 力 600 MPa 以 上, 處 理 槽 容 積 10 公 升, 逐 步 建 立 本 土 化 的 超 高 壓 加 工 設 備 技 術, 有 助 於 推 廣 低 溫 高 壓 加 工 程 與 無 防 腐 劑 添 加 之 安 全 食 品 開 發 衛 生 福 利 部 公 布 國 人 十 大 死 因, 惡 性 腫 瘤 連 續 30 年 蟬 聯 榜 首 中 央 健 康 保 險 署 2012 年 花 在 43 萬 癌 症 病 人 的 醫 療 費 用 達 新 台 幣 587 億 元 在 惡 性 腫 瘤 治 療 藥 物 中, 標 靶 藥 物 (Target Drug) 為 副 作 用 小 對 正 常 細 胞 傷 害 較 低 的 新 療 法, 主 要 為 微 脂 體 包 覆 劑 型 藥 物 一 旦 用 微 脂 體 包 覆 後, 可 形 成 降 低 細 胞 毒 性 減 少 劑 量 具 部 分 標 靶 效 果 等 優 點, 所 以 普 遍 用 於 新 劑 型 (New Formulation)/ 配 方 新 藥 上, 全 世 界 微 脂 體 藥 物 市 值 2011 年 已 達 新 台 幣 245 億 元 微 脂 體 藥 物 的 技 術 難 度 高, 相 較 於 一 般 學 名 藥 之 紅 海 市 場, 微 脂 體 標 靶 藥 物 為 競 爭 者 寡 之 藍 海 市 場, 國 外 主 要 微 脂 體 針 劑 生 產 設 備 商 Ben Venue Laboratories 公 司 之 設 備 產 能 每 批 超 過 1 萬 劑, 粒 徑 0.1-0.15 µm, 國 內 目 前 僅 有 金 屬 中 心 與 藥 業 者 合 作 開 發 微 脂 體 針 劑 生 產 設 備 經 驗 鑑 於 微 脂 體 標 靶 藥 物 之 快 速 成 長 以 及 高 技 術 門 檻, 有 必 要 建 立 國 內 自 主 的 程 與 設 備 技 術 以 切 入 高 值 藥 品 市 場 創 產 值, 並 期 降 低 健 保 支 出 嘉 惠 癌 症 病 患 因 此 擬 開 發 超 臨 界 流 體 微 奈 米 包 覆 設 備 技 術, 可 備 粒 徑 0.2-3.0 µm 之 口 服 微 脂 體 標 靶 藥 物 ( 二 ) 技 術 發 展 藍 圖 高 值 化 食 品 機 械 與 中 間 工 廠 推 動 之 技 術 發 展 藍 圖 見 圖 2-3-3-3 預 計 迄 2017 年 可 逐 年 建 立 超 高 壓 加 工 設 備 微 膠 囊 (Micro-capsule) 設 備 技 術, 並 以 國 內 自 行 開 發 設 備 建 立 程 測 試 與 試 量 產 平 台, 協 助 國 內 產 業 運 用 超 高 壓 微 膠 囊 技 術 研 發 新 產 品, 以 帶 動 機 械 與 食 品 生 技 產 業 發 展 216
2013 年 規 劃 研 發 壓 力 600 MPa, 內 容 積 10 公 升 之 超 高 壓 滅 菌 槽 體 技 術 研 發, 槽 體 以 內 外 雙 層 壓 配 組 裝 進 行 超 高 壓 槽 爆 前 先 漏 設 計, 以 確 保 設 備 操 作 安 全 所 開 發 10 公 升 超 高 壓 槽 體 整 合 快 速 開 關 蓋 機 構 增 壓 系 統 超 高 壓 管 路 技 術, 建 立 超 高 壓 程 試 作 平 台, 可 提 供 國 內 產 學 研 各 界 等 單 位 研 發 新 興 食 品 加 工 技 術 由 於 歐 洲 北 美 日 本 及 中 國 大 陸 等, 均 已 採 用 並 投 入 大 量 資 金 開 發 超 高 壓 加 工 食 品 與 設 備, 在 近 年 國 內 食 品 安 全 添 加 劑 濫 用 等 問 題 層 出 不 窮 下, 提 升 超 高 壓 設 備 自 主 率 / 進 口 替 代 率 為 未 來 技 術 研 發 主 軸 2014-2017 年 規 劃 100 公 升 大 型 超 高 壓 容 器 自 動 化 裝 卸 料 系 統 技 術 超 高 壓 增 壓 泵 設 備 研 發, 單 柱 塞 增 壓 泵 為 以 壓 力 700 MPa 以 上 的 內 部 增 壓 缸 並 與 超 高 壓 槽 一 體 整 合 之 實 驗 用 設 備 為 研 發 目 標, 可 協 助 國 內 產 學 研 各 界 以 低 於 國 外 設 備 30% 成 本, 建 置 超 高 壓 實 驗 裝 置 並 進 行 超 高 壓 之 食 品 殺 菌 與 萃 取 疫 苗 失 活 等 新 興 程 研 發, 雙 柱 塞 連 續 增 壓 泵 與 100 公 升 大 型 超 高 壓 容 器 為 超 高 壓 量 產 型 設 備 主 要 關 鍵 模 組, 可 協 助 國 內 機 械 產 業 建 立 超 高 壓 設 備 技 術 自 動 化 裝 卸 料 系 統 大 型 超 高 壓 容 器 超 高 壓 增 壓 泵 整 合 建 置 中 間 工 廠, 可 協 助 食 品 生 技 產 業 運 用 超 高 壓 技 術, 進 行 冷 萃 取 等 創 新 程 運 用 與 產 品 開 發 在 微 膠 囊 程 設 備 技 術 開 發 方 面,2011 年 已 建 立 明 膠 包 覆 無 縫 膠 囊 設 備 與 程 技 術,2012 年 已 開 發 疏 水 性 包 覆 材 之 無 縫 膠 囊 程 技 術,2013 年 將 開 發 微 奈 米 包 覆 設 備 與 程 技 術 以 超 臨 界 流 體 技 術 備 包 覆 型 藥 粉, 具 有 可 調 控 微 粉 大 小 及 外 觀 型 態 操 作 溫 度 在 40 以 下 適 合 加 工 不 耐 熱 不 耐 剪 切 力 破 壞 具 生 物 活 性 之 物 質 等 優 點 預 計 2013 年 將 開 發 以 超 臨 界 二 氧 化 碳 之 溶 液 快 速 膨 脹 法 反 溶 劑 法 備 粒 徑 0.2-3.0 µm 之 口 服 微 脂 體 標 靶 藥 物 程 技 術 與 試 量 產 設 備 第 3 章 智 慧 及 自 動 化 除 了 食 品 安 全 外, 注 重 健 康 與 環 保 而 採 用 天 然 食 材 少 吃 肉 類 之 素 食 / 蔬 食 人 口 快 速 增 加, 亞 洲 地 區 的 素 食 與 回 教 徒 團 體 為 另 一 待 開 發 的 高 值 產 品 市 場 因 此 2014-2017 年 規 劃 除 了 延 續 微 脂 體 標 靶 藥 物 之 油 溶 性 水 溶 性 藥 物 包 覆 技 術 與 專 用 設 備 外, 增 加 可 用 在 保 健 食 品 休 閒 食 品 速 食 調 味 料 之 素 食 無 縫 膠 囊 與 包 埋 型 微 粉 的 程 設 備 開 發, 藉 由 技 轉 以 提 高 保 健 食 品 業 食 品 加 工 業 的 產 業 競 爭 力, 並 拓 展 外 銷 市 場 以 增 加 產 值 資 料 來 源 : 金 屬 中 心 整 理,2013 年 9 月 圖 2-3-3-3 高 值 化 食 品 機 械 與 中 間 工 廠 推 動 技 術 發 展 藍 圖 217
參 精 進 領 域 ( 三 ) 產 業 效 益 食 品 超 高 壓 殺 菌 技 術 是 一 種 新 興 加 工 技 術, 將 食 品 放 入 包 裝 袋 內, 置 入 超 高 壓 槽 中, 施 以 400 MPa 以 上 的 壓 力, 在 常 溫 下 使 細 菌 失 活, 而 達 到 食 品 安 全 的 方 式 由 於 超 高 壓 加 工 為 非 熱 加 工, 食 品 營 養 顏 色 口 感 不 被 高 溫 所 破 壞, 且 不 需 添 加 化 學 品 即 可 延 長 食 品 保 存 期, 目 前 歐 美 日 等 國 已 應 用 於 低 鹽 肉 品 生 鮮 果 汁 鮮 奶 優 格 海 鮮 等 產 品 加 工 本 技 術 所 建 立 之 國 產 化 超 高 壓 加 工 程 試 作 平 台, 未 來 將 以 研 發 社 群 代 工 測 試 租 借 等 方 式 提 供 國 內 產 學 研 各 界 運 用, 進 行 食 品 超 高 壓 殺 菌 萃 取 水 解 等 程 開 發, 使 國 內 食 品 加 工 技 術 追 上 國 際 腳 步 此 外 藉 由 技 術 移 轉 設 備 廠, 可 協 助 國 內 產 學 研 各 界 以 較 低 成 本 建 置 超 高 壓 實 驗 設 備, 並 可 協 助 國 內 機 械 設 備 產 業 發 展 高 壓 與 超 高 壓 設 備 技 術, 逐 步 取 代 進 口 以 降 低 量 產 設 備 投 資 成 本 預 估 超 高 壓 食 品 加 工 設 備 可 創 年 產 值 達 新 台 幣 3,000 萬 元 以 上 促 使 國 內 生 技 食 品 產 業 技 術 升 級 與 超 高 壓 冷 萃 取 新 產 品 開 發, 預 估 每 年 可 創 產 值 新 台 幣 1 億 元 以 上 抗 腫 瘤 標 靶 藥 物 中 以 微 脂 體 包 覆 劑 型 最 為 廣 泛 使 用, 本 技 術 所 建 立 之 國 產 化 超 臨 界 流 體 包 覆 程 技 術 比 傳 統 液 相 包 覆 程 之 程 時 間 縮 短 60% 以 上, 程 簡 化 且 設 備 所 需 空 間 較 小, 能 耗 可 節 省 50% 以 上 在 研 發 技 術 的 過 程 中 已 與 藥 廠 合 作 開 發 與 測 試, 未 來 將 技 轉 藥 廠 程 技 術 並 協 助 放 大 量 產 設 備 開 發, 預 計 可 增 加 微 脂 體 藥 物 年 產 值 新 台 幣 2 億 元 以 上, 創 微 奈 米 包 覆 設 備 產 值 1.5 億 元 以 上 四 智 慧 自 動 化 系 統 關 鍵 技 術 ( 一 ) 技 術 研 發 目 標 智 慧 自 動 化 系 統 關 鍵 技 術 研 發 目 標 將 以 人 機 協 同 機 器 人 (Human-machine Collaboration Robot) 固 態 照 明 自 動 化 系 統 (SSL, Solid State Lighting Automation System) 產 業 機 械 自 動 化 系 統 (Industrial Machinery Automation System) 3K 1 產 業 自 動 化 系 統 (Industry Automation System) 智 慧 自 動 化 系 統 等 產 業 應 用, 以 提 升 國 產 智 慧 自 動 化 設 備 及 關 鍵 零 組 件 自 率 創 新 能 量 及 整 合 應 用 附 加 價 值, 發 展 優 質 平 價 產 品, 積 極 拓 展 全 球 市 場 人 機 協 同 機 器 人 技 術 研 發 涵 蓋 範 圍 包 含 控 制 器 機 器 人 運 載 系 統 及 單 元 四 項 產 品 領 域, 短 期 研 發 目 標 為 : 完 成 3C 產 品 電 線 焊 接 之 人 機 協 同 系 統 硬 體 景 深 視 覺 互 動 安 全 模 組 窄 型 輕 量 化 7 自 由 度 關 節 型 機 器 人 電 氣 式 終 端 夾 持 裝 置 小 型 拖 拉 式 運 載 機 器 人 運 載 機 器 人 複 合 式 定 位 導 航 系 統 等 硬 體 開 發 及 完 成 智 慧 型 運 動 路 徑 教 導 適 應 性 順 應 控 制 群 組 機 器 人 運 載 派 車 系 統 自 動 化 運 載 模 擬 系 統 智 慧 型 機 器 人 力 量 控 制 平 台 結 構 光 搭 配 視 覺 模 組 之 3D 視 覺 靜 態 空 間 定 位 等 技 術 未 來 可 發 展 人 機 協 同 作 業 之 產 業 機 器 人 系 統, 含 手 眼 力 協 調 型 控 制 器 自 主 移 動 運 載 機 器 人 輕 量 化 14 自 由 度 雙 臂 機 器 人 及 人 機 協 同 系 統 1 3K, Kitanai- 骯 髒 Kiken- 危 險 Kitsui- 辛 苦 日 文, 即 英 文 之 3D, Dirty, Dangerous, Difficult 218
固 態 照 明 自 動 化 系 統 技 術 研 發 目 標 在 於 開 發 具 國 際 競 爭 力 之 固 態 照 明 自 動 化 設 備 關 鍵 技 術 如 發 光 二 極 體 (LED, Light-Emitting Diode) 高 速 自 動 化 貼 合 及 智 慧 化 組 裝 技 術 研 發 將 著 重 於 建 立 高 速 多 頭 固 晶 程 技 術 驗 證 平 台, 發 展 智 慧 型 自 動 瑕 疵 檢 測 模 組 及 LED 燈 具 端 智 慧 化 組 裝 技 術, 含 LED 燈 具 中 軟 線 板 件 自 動 化 夾 持 / 定 位 / 組 裝 技 術 發 展 及 適 應 多 形 態 LED 燈 具 之 模 組 化 智 慧 化 組 裝 線 建 置 又 如 LED 自 動 化 檢 測 技 術 研 發 將 著 重 於 開 發 多 通 道 光 通 量 與 光 電 特 性 檢 測 技 術, 建 立 LED 熱 性 能 檢 測 關 鍵 模 組 技 術, 配 合 高 速 訊 號 截 取 雜 訊 抑 制 技 術, 整 合 電 性 演 算 軟 體 及 自 動 化 技 術 以 進 行 線 上 熱 阻 自 動 化 檢 測 產 業 機 械 自 動 化 系 統 技 術 研 發 目 標 在 於 發 展 成 形 程 自 動 化 系 統 全 面 性 解 決 方 案, 投 入 產 線 自 動 化 整 合 系 統 開 發, 整 合 多 種 程 設 備 為 單 一 生 產 單 元, 解 決 因 程 設 備 種 類 繁 多, 而 成 換 線 設 定 繁 瑣 程 穩 定 性 不 佳 等 問 題 另 投 入 電 腦 輔 助 設 計 基 底 (CAD Based, Computer Aided Design Based) 成 形 後 處 理 作 業 規 劃 系 統 研 發, 建 置 溢 料 處 理 機 器 人 作 業 單 元, 並 整 合 異 型 物 適 應 型 末 端 致 動 器 系 統, 發 展 成 形 件 組 裝 機 器 人 作 業 單 元, 以 契 合 成 形 產 業 程 後 處 理 作 業 需 求, 期 能 協 助 台 灣 產 業 機 械 業 者 由 單 機 販 售 提 升 為 智 慧 自 動 化 產 線 解 決 方 案 的 提 供 者 3K 產 業 自 動 化 系 統 技 術 研 發 目 標 在 於 開 發 金 屬 品 智 慧 自 動 化 整 合 技 術, 包 括 需 仰 賴 專 業 技 術 性 人 力 作 業 危 險 性 及 品 質 掌 握 不 易 之 鑄 程 結 合 ( 銲 接 / 膠 合 / 貼 合 / 壓 合 等 ) 技 術 為 朝 向 高 品 級 與 多 種 少 量 生 產 模 式, 發 展 立 體 金 屬 件 對 位 結 合 整 合 模 組 金 屬 件 曲 面 銲 縫 追 蹤 與 鑄 件 蠟 模 沾 漿 淋 砂 自 動 化 系 統 技 術, 結 合 工 程 經 驗 與 程 參 數, 改 善 作 業 環 境, 解 決 缺 工 問 題, 使 能 力 與 產 值 提 升 智 慧 自 動 化 系 統 產 業 化 主 要 技 術 目 標 在 於 建 構 國 內 技 術 整 合 與 應 用 驗 證 平 台, 提 供 產 品 開 發 階 段 之 驗 證 測 試 與 應 用 模 擬 功 能, 並 引 導 業 者 從 產 品 設 計 端 即 導 入 自 動 化 生 產 概 念, 降 低 自 動 化 系 統 評 估 風 險, 可 縮 短 業 者 在 產 業 應 用 之 驗 證 時 程, 加 速 業 者 產 品 化 的 能 力 此 外 透 過 整 合 產 官 學 研 各 界 的 資 源 與 國 內 專 家 建 言, 組 織 國 內 產 品 定 位 及 技 術, 與 業 者 合 作 推 動 研 發 聯 盟, 並 整 合 國 內 精 密 機 械 群 聚 資 源 基 礎, 架 構 出 國 內 完 整 之 智 慧 自 動 化 產 業 價 值 鏈, 使 台 灣 在 自 動 化 應 用 產 業 成 為 智 慧 王 國 之 國 際 典 範 第 3 章 智 慧 及 自 動 化 ( 二 ) 技 術 發 展 藍 圖 人 機 協 同 機 器 人 發 展 輕 量 化 多 自 由 度 產 業 機 器 人, 採 手 眼 力 協 調 控 制, 整 合 適 應 性 順 應 控 制 運 動 路 徑 規 劃 及 運 動 路 徑 教 導 等 技 術, 使 機 器 人 朝 適 應 性 靈 活 性 與 操 作 友 善 性 研 發 重 點 為 :2013 年 發 展 輕 型 7 軸 A 型 機 器 人 視 覺 測 距 模 組 輕 載 型 運 載 機 器 人 人 機 動 態 安 全 模 組 卡 式 座 標 運 動 軌 跡 最 佳 化 結 構 光 空 間 靜 態 定 位 等 技 術 2014 年 發 展 七 軸 冗 餘 度 運 動 磁 感 測 與 視 覺 整 合 之 複 合 式 定 位 導 航 插 座 異 形 件 自 動 化 組 裝 等 技 術 2015 年 發 展 14 軸 多 機 協 調 機 器 人 動 態 物 件 空 間 定 位 群 組 運 載 機 器 人 派 車 系 統 等 技 術 2016-2017 年 發 展 力 感 迴 授 教 導 堆 疊 物 件 定 位 取 放 群 組 運 載 最 佳 路 徑 導 引 與 可 靠 度 測 試 去 毛 邊 拋 光 人 機 協 同 產 線 整 合 控 制 系 統 軟 體 等 技 術 固 態 照 明 自 動 化 系 統 技 術 聚 焦 於 提 升 LED 生 產 效 能, 改 善 自 動 化 貼 合 檢 測 與 生 產 自 動 化 之 技 術 深 度, 研 發 重 點 為 :2013 年 發 展 自 動 化 多 頭 共 晶 固 晶 設 備 多 通 道 光 通 量 及 LED 電 性 量 測 熱 性 能 檢 測 LED 燈 板 自 動 化 組 裝 等 技 術 2014 年 開 發 多 晶 粒 共 晶 固 晶 裝 置 架 構 多 通 道 LED 光 特 性 量 測 LED 晶 粒 品 質 檢 測 LED 電 力 驅 動 板 組 裝 及 軟 線 錫 219
參 精 進 領 域 焊 自 動 化 技 術 2015 年 發 展 自 動 化 貼 合 量 測 資 訊 系 統 與 多 晶 粒 共 晶 固 晶 設 備 全 自 動 多 通 道 6 吋 晶 圓 LED 檢 測 驗 證 LED 燈 具 線 上 檢 測 等 技 術 2016-2017 年 發 展 自 動 化 多 站 封 裝 決 策 系 統 與 螢 光 粉 貼 合 設 備 LED 封 裝 體 自 動 化 光 形 量 測 及 燈 具 自 動 化 組 裝 等 技 術 產 業 機 械 自 動 化 系 統 技 術 聚 焦 於 需 仰 賴 大 量 人 力 之 塑 橡 膠 成 形 件 後 處 理 程, 發 展 成 形 件 溢 料 處 理 及 組 裝 機 器 人 等 作 業 單 元, 研 發 重 點 為 :2013 年 發 展 CAD Based 成 形 件 後 處 理 作 業 系 統 溢 料 處 理 機 器 人 作 業 單 元 及 複 合 通 訊 格 式 轉 換 模 組 等 技 術 2014 年 發 展 成 形 程 設 備 產 線 自 動 化 彈 性 整 合 系 統 技 術 2015 年 發 展 成 形 件 終 端 產 品 組 裝 後 處 理 機 器 人 作 業 單 元 技 術 2016-2017 年 發 展 智 動 化 產 線 解 決 方 案 回 饋 系 統 技 術 3K 產 業 自 動 化 系 統 技 術 聚 焦 於 金 屬 件 自 動 對 位 結 合 技 術, 解 決 人 力 資 源 不 足 及 提 升 產 品 良 率, 研 發 重 點 為 :2013 年 發 展 兩 件 式 立 體 金 屬 件 空 間 對 位 與 結 合 物 件 特 徵 影 像 偵 測 技 術 2014 年 發 展 曲 面 自 動 銲 道 追 蹤 3D 輪 廓 掃 描 重 建 及 自 適 應 性 銲 縫 判 定 技 術 2015 年 發 展 沾 漿 淋 砂 動 作 姿 態 分 析 及 蠟 模 沾 漿 淋 砂 自 動 化 產 線 技 術 2016-2017 年 發 展 金 屬 零 件 品 級 鑑 別 毛 邊 修 整 整 合 模 組 與 表 面 缺 陷 進 行 線 上 檢 測 與 缺 陷 自 動 補 銲 技 術 智 慧 自 動 化 系 統 產 業 化 技 術 發 展 策 略 係 以 動 態 策 略 並 依 產 業 需 求 規 劃 技 術 發 展 藍 圖, 每 年 皆 更 新 彙 整 產 業 需 求 分 析 關 鍵 技 術 瓶 頸, 進 而 轉 化 可 量 化 技 術 規 格 及 測 試 實 證, 創 亮 點 示 範 案 例 另 協 助 人 機 互 動 LED 產 機 及 3K 等 分 項 技 術 完 成 產 業 高 值 化 推 動 策 略 規 劃, 定 期 舉 辦 專 家 座 談, 產 出 智 動 化 產 業 評 析 報 告 ; 同 時 整 合 產 官 學 研 各 界 等 資 源 推 動 產 業 研 發 聯 盟, 加 速 科 專 技 術 產 業 化 發 展 智 慧 自 動 化 系 統 關 鍵 技 術 發 展 藍 圖 見 圖 2-3-3-4 220
第 3 章 智 慧 及 自 動 化 資 料 來 源 : 工 研 院 機 械 所 精 機 中 心 金 屬 中 心 整 理,2013 年 9 月 圖 2-3-3-4 智 慧 自 動 化 系 統 關 鍵 技 術 發 展 藍 圖 ( 三 ) 產 業 效 益 建 立 多 軸 關 節 型 產 業 機 器 人 及 關 鍵 零 組 件 技 術, 預 計 可 促 成 多 軸 產 業 機 器 人 專 業 廠 形 成, 促 進 投 資 新 台 幣 2 億 元 以 上, 長 期 而 言, 預 計 可 促 成 新 增 產 值 7 億 元 以 上, 取 代 進 口 值 15% 另 建 立 智 慧 自 動 化 整 合 系 統 應 用, 針 對 3C 後 段 金 屬 品 等 程 自 動 化 及 工 具 機 整 合 應 用 領 域, 預 估 帶 動 相 關 產 值 達 新 台 幣 20 億 元 以 上 因 應 未 來 節 能 省 電 低 碳 趨 勢 所 帶 來 之 固 態 照 明 產 量 需 求, 開 發 高 速 自 動 化 貼 合 系 統 快 速 多 通 道 檢 測 程 自 動 化 智 慧 化 整 合 軟 體 與 LED 燈 具 端 高 彈 性 之 組 裝 測 試 自 動 化 等 關 鍵 技 術, 相 較 傳 統 封 裝 與 檢 測 程 可 大 幅 縮 短 30% 以 上 時 間, 亦 可 提 升 台 灣 固 態 照 明 產 業 之 國 際 競 爭 力, 預 期 2015 年 後 可 創 固 態 照 明 自 動 化 設 備 產 值 達 新 台 幣 15 億 元 221
參 精 進 領 域 建 立 產 業 機 械 機 器 人 智 慧 化 軟 體 溢 料 及 成 形 件 後 處 理 機 器 人 作 業 單 元, 可 取 代 傳 統 繁 瑣 複 雜 人 力 教 導 方 式, 提 升 機 器 人 應 用 層 次, 改 善 產 線 程 穩 定 性 及 換 機 換 線 效 率, 使 程 效 率 提 升 10%, 促 使 外 移 廠 商 回 流 台 灣 另 建 立 產 線 自 動 化 彈 性 整 合 系 統, 解 決 因 程 設 備 種 類 繁 多, 成 換 線 設 定 繁 瑣 協 同 控 制 不 易 等 問 題, 使 傳 統 單 機 提 升 為 自 動 化 整 合 生 產 單 元 之 競 爭 模 式, 預 估 至 2015 年 可 增 加 致 動 器 相 關 產 值 新 台 幣 1.5 億 元, 程 自 動 化 產 值 12 億 元 建 立 3K 產 業 整 合 程 知 識 與 工 程 經 驗 導 入 智 慧 自 動 化 生 產 系 統, 適 應 少 量 多 樣 生 產 型 態, 改 善 傳 統 人 工 作 業, 良 率 由 60-80% 提 高 至 90% 以 上, 促 進 投 資 新 台 幣 1.2 億 元, 增 加 產 值 4 億 元 另 建 立 3K 產 業 立 體 組 件 對 位 結 合 關 鍵 模 組 技 術 以 提 升 自 主 率 良 率 與 附 加 價 值, 並 降 低 產 業 外 移 與 外 勞 引 進 智 慧 自 動 化 系 統 產 業 化 以 產 業 需 求 剖 析 業 界 技 術 瓶 頸, 藉 由 技 術 整 合 與 應 用 驗 證 平 台, 進 行 測 試 及 應 用 模 擬 平 台, 協 助 國 內 業 者 加 速 導 入 可 行 性 評 估, 縮 短 業 界 商 品 化 時 程 另 結 合 產 業 動 態 資 訊 與 專 家 建 言, 完 成 智 動 化 產 業 短 中 長 期 策 略 規 劃, 整 合 產 官 學 研 各 界 資 源, 促 成 產 業 聯 盟 建 構 產 業 聚 落, 預 計 2017 年 後 可 促 成 15 個 研 發 聯 盟, 創 20 個 具 示 範 效 益 的 智 動 化 亮 點 案 例 222