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作者:黃華志、沈以棠、陳家豪以案例為推理工具之綠色工具機節能創新設計

現代科技日新月異，工具機產業蓬勃發展，但是隨著工具機精密度與功能性的進步，其所帶來的環境衝擊也越來越大。如何改善並降低工具機所產生的汙染，是一個很迫切的課題。本論文使用案例為基推理工具（Case-Based Reasoning tool,CBR）再加上TRIZ發明法則修正，以便設計者找出改善目標工具機的方向與思維。案例為基推理工具是將目標產品與資料庫已有產品做比對，取相似性質高的產品做為參照物來創造或改造產品。TRIZ發明法則為40項刺激想法的思維路線，建議設計者創新的方向且補足使用者未考慮到的方法。本論文CBR系統能夠合理的比較案例相似性，找出相似案例，唯獨案例資料庫稍嫌不足。本論文另引入TRIZ修正，並加入一般綠能創新案例，且使不同層級的工具機零件做相似度比較，這將使系統更加豐富並且提供設計者更多的資訊。設計者可以透過已有的案例與明確的創新方針，大量縮短發明綠能工具機的時間。經由一般綠能創新案例，可以跳出舊有的巢臼，激發嶄新的思考方向。

作者:葉立綸台灣工具機產業之現況與未來發展分析

在過去幾年間，中國大陸一直為台灣工具機的第一大出口國，其出口比重占全台工具機出口的35 %以上，其中綜合加工機出口至中國大陸的比重更高達40 %。然而從2012年至2013年第一季，台灣工具機產業面對歐洲債務危機遲未解決、美國景氣復甦搖擺不定，以及中國大陸的GDP成長率只有7.5 ％，呈現出成長趨緩且具有軟著陸危機等因素的影響，使得台灣工具機的產值與出口量逐漸減少。然而在此期間，中國大陸從日本、德國、義大利等國進口綜合加工機均達2位數以上成長，惟台灣輸出中國大陸之綜合加工機卻衰退，再者，歐洲工具機產業又以提供入門機款的低價策略，分食全球工具機市場之佔有率。因此，如何透過提高工具機產品的精度及發展具有多軸、複合化與自動化功能的產品，讓台灣工具機整機與關鍵零組件廠商，重新深耕中國大陸市場，將成為台灣工具機產業下一波投資佈局的策劃重點。

作者:吳澤松、孫書煌、陳慧珠、楊竣翔、劉永隆工具機馬達能源效率檢測與能耗模式分析研究

國際上對於工具機開始朝向綠色生產，以高效率、低污染、低耗能、可回收、資源可重複利用等方面發展，並且預計將工具機納入能耗管制，因此極須建立工具機能源效率測試方法及能耗模式分析；本研究分別探討：1.工具機主軸馬達之能源效率；2.則進行工具機能耗模式分析。測試方法則分別建立一套工具機主軸能源效率測試方法、測試程序與試驗裝置，並完成一部國內自行生產之主軸馬達能源效率測試；並建立自行組裝一部小龍門工具機，由組裝之數控工具機硬體，可量測主軸動力、壓縮空氣、冷卻液系統、進料等系統用電，進而分析工具機能能源消耗狀況，計算工具機之能耗模式分析。由測試結果可知：1.工具機主軸能源效率試驗結果，在額定負載時（100 %負載）馬達之能源效率約只有50%，而到250%負載時，能源效率可高達90 %，因此加工時應在高負載下工作會有比較好之能源效率。2. 工具機之能耗模式分析結果顯示，銅材、鋁材及鐵材等三種材料之比能源消耗（Specific Energy Consumption, SEC）效率以鐵材之SEC = 0.0182 kW-hr/cm3最高；直接能源消耗模式分析中，鐵材之切削試驗其主軸馬達佔31.8 %，其次為設備基本耗電佔24.3%。

作者:葉立綸台灣工具機產業之新契機-自動化製造系統

目前中國大陸正面臨國內景氣趨緩的窘境，在政府不再祭出大規模的投資刺激政策（如「4萬億」財政支出），對於工具機產品進行大量採購與製造，再者歐洲債務危機遲遲未解決與美國景氣復甦搖擺不定所造成的外需市場衰退，進而產生中國工具機產品庫存量高與產能過剩現象。此外，台灣的第二大出口國家美國，正規劃透過北美自由貿易區內的美、加與墨三國之既有產業鏈（如飛機、汽車與電腦等）之基礎，進行更深入與密切地整合，以塑造一座「北美工廠」與「亞洲工廠」（中國大陸）抗衡與競爭，然在歐美國家地區的人們選擇製造業就業的意願不高情形下，其企業對於工廠自動化與智慧化的能力是不可或缺。因此，台灣工具機產業除了持續提高工具機產品的精度，以及發展多軸與複合化功能的產品，藉此提升台灣工具機產品的附加價值之外，同時也要進一步分析未來中國與美國的工具機市場需求，並且以透過優質平價的機器手臂與工具機所組成的自動化製造單元以及發展具有彈性製造特徵（FMC、FMS）的機台與設施，持續擴展台灣工具機產業於中國大陸與美國市場的競爭優勢。

作者:蕭錫鴻、吳進發、廖彥欣工業基礎技術發展現況

我國為全球工具機重要生產供應國之一，但產品精度等級及穩定性較國外先進大廠有一定差距。我國工具機主要是集中在三軸以下加工機的一般等級產品，此部份的市場技術門檻較低，所以競爭非常激烈；台灣工具機產業的品級分佈在國外的評價，屬於中低階價位產品。台灣工具機長久以來就在這塊市場做價格上的競爭，因此獲利及附加價值相當低。中國大陸及韓國等國家這幾年工具機技術發展快速竄起，其目標市場也鎖定在這塊市場，所以台灣工具機未來發展的隱憂，不只在於獲利的高低，甚至面臨著能否繼續生存的問題。反觀日本及歐洲等先進大廠這幾年工具機產值不斷上揚，他們的主要獲利產品皆來自於高品級工具機，其中高精度高性能等級的多軸高精度工具機技術門檻高，附加價值亦高，正是所謂的藍海市場。

作者:謝秉澂、周永樂工具機主軸動態特性分析與狀態監測技術

作者:麥朝創、鄭志平智能化工具機之發展

高速高精與多軸複合工具機的市場需求急增，工具機產業競爭重點已由硬體研發朝向智能化軟體加值方向發展。本文先技術特徵之定義說明智能工具機所具備之技術架構，隨之再綜整各別整機廠與控制器廠對於智能化加值的發展重點，並依各別功能性加值項揭示其技術內容護。

作者:陳宛竺、葉賜旭、麥朝創應用多軸工具機於切削NURBS曲面之操作切換模擬研究

由於科技的進步與成長，多軸工具機近年來在製造業界受到極高度的重視。多軸工具機被運用在複雜的零件加工，主要使用於複雜的曲面，尤其是精度高或曲面變化大的加工件。因此，本研究針對NURBS曲面依三個機型的五軸加工機進行切削路徑模擬，判斷可行的五軸工具機，並且討論六軸工具機與五軸工具機的操作切換條件。本研究以NURBS曲面為討論標的是因為它能以通用的數學特性表示自由曲面而廣泛地應用於工件建模。

作者:葉立綸我國工具機控制器的發展分析

全球主要的控制器製造大廠多集中於日本與德國。而臺灣工具機產業長期以來所使用的CNC電腦數值控制器，皆以引進國外產品為主，尤其是日系產品，占市場70%以上。臺灣在發展國產控制器除了為因應中國大陸2014~2016年『特定原產地規則』，以使得ECFA條約內的工具機產品得以保持享有關稅優惠之權利，更應該注意中國大陸對於發展國產控制器的積極態度。因為中國大陸深知欲發展更上位的工具機產品其控制系統扮演非常關鍵的角色。當此關鍵組件掌握在別人身上，則猶如被別人以雙手掐住咽喉，限制其發展所需的工具機產品。台灣的控制器廠商，可針對目標市場的客戶，以客製化的方式提供其所需的加值功能（如製程支援功能、維護與診斷功能與工作管理等）之控制系統。使得控制器的人機介面可以達到容易看（easy to see）、容易了解（easy to understand）與讓使用者容易操作（easy to use）的目標，以提高客戶採用國產控制器的意願。不過為提升國產控制器的服務客層，強化基本的數值控制（NC）功能是首當要件，再者搭配符合客戶所需的人機介面，定能提高工具機應用產業對於臺灣國產控制器的採購意願與信賴度。

作者:管思綺國際工具機發展現況與應用趨勢

根據Gardner Publications統計27個主要生產國家和地區之生產數據，2014年全球工具機產值達813億美元，台灣為全球第七大工具機生產國，2014年產值達49億美元。2015年雖美國景氣持續向上及部分東南亞市場恢復成長，但受到中國大陸結構調整以及歐洲高失業率及通縮風險，全球工具機市場仍然險峻，尤其今年台灣工具機出口金額大幅衰退。而環顧全球的工具機產業發展，目前皆朝向提供符合各行業對優質工藝流程、降低成本與提高效率的需求發展。如工業4.0-智慧製造即未來發展的趨勢之一，利用了感測器技術、控制技術以及電腦技術等，使得加工設備具有資料分析、智慧決策和調節控制等功能，以達到提高生產效率和品質，同時降低製造成本之目的。而在工具機應用市場當中，航太產業之加工技術，往往視為技術領先指標，且其產品附加價值較高，隨著新材料發展對於加工技術也不斷提出新的要求，因此工具機供應商為保持競爭力，除兼顧在傳統領域追求深度的發展外，也需要讓產品能趕上新興領域的步伐。

作者:熊治民臺灣機械設備產業發展現況與展望

受到中國大陸進口需求減少及日圓兌美元匯率貶值效應持續影響，2015年臺灣整體機械產業產值約新台幣9,681億元，較2014年減少0.48%；預估2016年產值仍將較2015年減少2%。2015年台灣工具機總產值1,352億元，較2014年衰退10.4%；預估2016年產值為新台幣1,324億元，較2015年衰退2.1%。2015年臺灣半導體生產設備(含相關零組件）產值預估為新台幣557億元，較2014年成長10%；預估2016年產值約為新台幣512億元，較2015年衰退8%。

作者:陳政雄、邱顯俊、李明蒼、游本豐工具機機電一體化設計與驗證技術

本案以一部國產三軸立式綜合加工機為例，進行機台結構多重物理分析優化設計分析和機電一體化系統設計分析，內容包括：

1. 工具機機電一體化設計模擬技術
建立此立式綜合加工機的機電一體化模擬平台（mechatronic simulation system），此模擬平台整合CNC、伺服控制、機器動力模型與CAM等模組。在此模擬平台上進行此綜合加工機的機械、電氣和軟體的動態特性之匹配優化。也開發出一個CNC加值軟體，此軟體可以讓客戶依照速度、精度、表面粗糙度等三項加工指標需求，來動態調整CNC控制器參數。

2. 工具機多重物理耦合分析優化
在結構力學、振動學與熱流理論等學理基礎下，使用有限元素方法與最佳化方法建立工具機結構的多重物理耦合分析優化技術，以提升工具機的靜動態剛性、動態反應與熱誤差抑制等，並由實驗證實模擬分析所得之溫度場以及熱變形的吻合性。

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