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2017-04-01工研院智慧機械科技中心組長羅佐良專訪
424 期
Author 作者
作者／文詠萱，本刊主編。
本期《科技報導》邀請訪問「SpeedPro優化製程軟體」團隊負責人、工研院智慧機械科技中心羅佐良組長，此軟體技術榮獲2016年全球百大科技研發獎（2016 R&D 100 Awards）。SpeedPro製程優化軟體能讓工具機聰明計算出最佳的加工參數與切削路徑，以達到加工最高效率。
科技報導（以下簡稱科）：什麼是工具機？
羅佐良博士（以下簡稱羅）：機械，有人說是工業之母，從天上的太空船到地上的手機，都需要加工，工具機就是生產各式各樣金屬零件的設備。每個金屬零件都需利用切割製造的方式做出來，本來這些零件都是一塊方形材料，利用工具機的切削加工，能做出渦輪葉片、汽缸、車鼓等不同形狀的工件。
在過去，生產製造使用的工具機就是一個單純的「工具」。假如我們要做一個零件，我們得知道要從那裡去切、一次要切多少材料，依照經驗慢慢挖成想要的樣子，但往往無法找到最有效率的加工方式。
舉例說，一個零件其實只要2小時就能做完，但因為對於刀具、物件受力狀況的資訊不足，很可能需要花了10小時才做出一個零件，導致零件加工的競爭力降低。如何讓工具機加工時間縮短，是目前產業界大家都想要知道的重點。
日、德等國都有在生產工具機，人們會覺得加工品質比臺灣的好，但這個觀點是從工具機硬體結構去思考，與使用者的技術是否高超並無關聯。打個比方，就像你開一部高級跑車，你慢慢地開，速度可能就跟開一般轎車是一樣的；相對的，高級跑車有其特性，雖然速度快，但可能跑車爬山的性能就相對比較差。
所以，如何了解每一個設備的特性，讓機器根據不同目的發揮最高效果，是非常重要的。因此，工具機與製造產業是綁在一起的，如果工具機可以根據不同產業的加工需要，聰明地調整加工速度，就可讓加工的競爭力大幅提高。
科：您與您的團隊為什麼會投入這項研發？
羅：臺灣的工具機產業其實前有強敵、下有追兵。前方的強敵包括日本、德國，後面的追兵就是韓國、大陸，臺灣的工具機產業被夾在中間，雖然出口數字亮眼，但獲利卻有持續提升的空間。
記得某位電子廠商曾經告訴我，加工iPhone機殼，如果每件機殼能減少一秒鐘的生產時間，就能節省600萬的新臺幣支出。這讓我們在想，臺灣的工具機產業若要有所進展，或許能透過軟體改善，藉此提高加工效率與競爭力。
科：臺灣工具機產業在硬體上有什麼限制，以致我們無法超越日本與德國？
羅：這與臺灣工具機品牌形象有關。日本每年出口的工具機數量未必比臺灣來的多，一個月可能只產出幾台，但因為每台機器製造的時間比我們長很多，慢工出細活，讓他們可以很認真地像精品一樣生產一台機器，機器的價格自然就會高了，這種概念就像是高級跑車可以賣這麼貴，是因為它是手工的、是精品。相較之下，臺灣雖然做了很多工具機，但毛利低很多，臺灣還需要時間提升整體的品牌形象，等到有人願意用我們的設備，再來提高價格，才能把量縮下來、把品質做好。
科：您的團隊曾與加拿大英屬哥倫比亞大學合作，有沒有心得可以與大家分享的？
羅：民國100年時，工研院小鴻鵠計畫派我去英屬哥倫比亞大學，擔任客座研究員半年。我的專業是工具機（機械設計），那邊主要是在做切削數位分析，因此我試圖將兩個領域合在一起。
在合作的過程中，我觀察到他們工作的工時並不會超過規定，下班就是下班、在研究時會非常認真研究，並且非常重視休閒，他們會把工作跟生活分得很清楚，玩與休息很重要，在心情放鬆的狀態下，工作的品質就會很好。
臺灣人的工時比他們長多了，但是平均而言，他們的研究成果卻比臺灣好很多，我認為這是心態、文化問題，是需要慢慢被改善的。所以我回來之後，希望我們的團隊能吸收國外的文化，我也試著安排國外合作對象作為團隊的軟體開發計劃主持人，讓臺灣團隊在開發過程中學習國外文化與工作流程，執行了幾年效果都還不錯。
科：SpeedPro是什麼類型的軟體？
羅：現在大家都在提工業4.0，其概念就是將軟體與硬體整合，提升各式各樣的效能。提高加工效能也是我們研發工具機技術的目標之一，從業者來看，就是縮短加工時間，用同樣的時間做出更多的零件、賺更多的錢。
如果把SpeedPro製程優化軟體比喻成開車，就像開車子會遇到直線大道與蜿蜒山路，如果整條路你只能用一個速度開，駕駛者可以選擇直線大道時速度開得很快，但如此一來，在遇到山路轉彎時就會失速飛出去；相對的，如果駕駛者選擇用很慢的速度開，可能可以安全度過山路，卻拉長了整趟路程的開車時間。
因此，最好的方式就是走直線的時候開快一點，轉彎的時候開慢一點，加工也是這樣，通常零件都是不規則形狀的，且是立體非平面的，所以有的時候切刀走直線、有時候轉彎，但受限於現有工具機加工技術，遇到直線與轉彎都只用一個速度加工。
SpeedPro就是把一條路的轉彎、直線都分析出來後，分成一段一段，哪一段該快、哪一段該慢，在可以快速加工的地方，讓機器發揮到極限；該慢的地方就慢下來保護機器與工件，在這樣調整之下，加工的時間就可大幅減少，同時也確保加工的品質。
科：此軟體主要應用在什麼地方？
羅：目前主要用在高端加工領域，像是航太零件、汽機車等；另外，腳踏車、3C產品等領域也有投入測試。我們曾利用此軟體，成功協助客戶在實際加工時節省了一半的時間。該客戶做的是飛機引擎裡面的葉片，葉片都是非常薄的，一般會認為薄的零件要慢慢做，不然會彎曲變形，我們就是用軟體計算，讓機器用最快的速度加工出葉片，花費時間只有傳統的一半，零件成品也讓客戶相當滿意。
科：SpeedPro會根據不同的工具機有不同的調整？
羅：首先，要先決定你開的是高級跑車還是一般轎車，再來看不同車子引擎性能曲線，每一台車都會有它的引擎曲線。先決定車款，再看車子的引擎曲線，好的車手可根據要開的路況條件，做最好的搭配。
同樣的，國內設備和國外設備不一樣，即便是國產設備，每一廠牌的特性也都不一樣，裏頭搭配的馬達、主軸都有自己的性能曲線，SpeedPro製程優化軟體就像好的車手，會依照不同機器的性能曲線、使用的刀子、被加工材料的材質等數據，聰明計算出最佳路徑，發揮這台機器最好的效能。
科：需要依據不同工具機來客製軟體嗎？
羅：這個軟體是我們開發眾多的工具機智能化軟體之一。目前工具機的控制器有很多種廠牌，各自有不同的通訊格式，為打破控制器山頭林立的局面，工研院開發智慧機械機連網平台（VMX），可支援各大廠控制器，使用者可透過VMX平台來控制多台機器，甚至是工廠中所有的機器，將收集到的資料往雲端上傳。使用者或軟體開發者可以在VMX平台，根據需求開發各種智慧機械應用程式，就像在iOS、Adroid系統上開發各種APP。
科：在開發的過程中是否遇到困難？
羅：有的，這個軟體開發可以分成好幾個階段，首先，是要連設備的VMX通訊部，這個問題由VMX團隊解決；再來，就是切削分析需要建立資料庫，把各種品牌的刀子、各式各樣標準材料等資訊加以蒐集、彙整。
接下來是硬體機電，不同工具機馬達有不同性能曲線，如果國外廠商提供的型錄數據不準確，或是機器的組裝些微誤差，模擬出來的結果跟實際的結果就會有誤差，我們必須一一鑑別出這些問題，找出方法補償，讓軟體算出來的數據是準的。
科：對臺灣機電領域發展，您是否有任何建議？
羅：學機械會寫軟體的人很少，學資訊懂機械的人更少，我們要的人是會機械、也會電子的，但是又要有資通訊相關的技能，相較之下是比較難找。正因如此，工研院持續與學校合作，也將剛才提到的VMX平台免費捐贈給學界使用。未來，也希望有更多人分享該平台的成果與資源，並邀請更多的開發者以VMX平台為基礎，結合機械、電機、通訊等不同領域能量，開發更多的智慧機械相關軟體，甚至推動成為臺灣工具機與智慧製造產業的標準開發平台。