工具機數位化運用 SINUMERIK 邁向工業 4.0

siemens.com/sinumerik

2

邁向數位化之路

數位化正不斷劇烈改變整個生產環境。因此，機台製造商及

工具機操作公司可以更靈活地因應市場需求、縮短產品上市

的時間，並提升彈性與效率。除了開發及製造工具機以外，

數位化也會影響到工具機在量產上的應用，以及工作坊式生

產設施（例如工作間）的應用。同時，整個加值鏈中，人、

機、系統之間的連結也日益重要。

建置 SINUMERIK 840D sl

SINUMERIK 828D

SINUMERIK 808D

操作

最佳化

SINUMERIK

工具機製造的數位化

技術數位企業

附加

製造

模具製作

5 軸銑削高速切削

銑削

車削

研磨

多重加工

數位企業的挑戰

所有事項都完成以後，真正重要的是產出零件的品

質，這個道理在數位化的領域也同樣適用。西門子

產品組合整合了工業軟體、自動化解決方案、完整

加值鏈，在工件品質方面扮演著重要角色。再輔以

同樣重要的另一因素，也就是西門子在各項科技領

域所擁有的專業技術。

技術領導廠商西門子運用緊密整合的軟硬體，支援

各家工具機製造商以及工具機操作公司，引領他們

逐步成為真正的「數位企業」。西門子藉此方式，

推動著整個工具機環境中的數位化。

在工具機領域中，西門子提供的數位化解決方案，可以將新

工具機的初步想法，一口氣擴展到操作及最佳化層面。數位

化後續帶來的種種可能應用，開拓了全新的商業潛能。

西門子為機台製造商及工具機操作公司，提供了下列數位化

解決方案：

• 建造工具機（建置）

• 操作工具機（操作）

• 將機台與生產最佳化（最佳化）

若要建立數位企業，務必思考下列問題：

建造工具機

建置

如何提高機械與電氣發展的效率？

如何提高自動化工程的效率？

如何提高生產製程的效率？

如何創造機台的附加價值？

操作工具機

操作

如何更有效率地操作機台？

如何確保產出高品質的零件，同時提高生產力？

如何達到最佳化生產效能？

將機台與生產最佳化

提升

如何達到機台效能最佳化？

如何提高生產效能？

3

4

建置： 從設計到機台建成， 迅速而彈性

如何更有效率地開發機台？

為了能快速靈活地回應市場及客戶的需求，越來越多機台製

造商也在虛擬環境下同步開發新機台。但前提是後續要將數

位化帶來的種種可能性，全面應用到最初的發想，乃至於最

終機台的試俥。

數位模型與虛擬試俥提升了彈性

機台製造商藉由將開發過程數位化，可擁有一切必要資料，

作為最初階段的虛擬機台模型，進而得以實行機台的數位模

型與虛擬試俥。這也表示，製造商可針對客戶需求和全新選

項，輕鬆地直接確認可行性並加以最佳化。

虛擬 CNC 試俥縮短了實際試俥的時間

西門子在 NX Mechatronics Concept Designer 共同資料庫提供了整合式軟硬體解決方案，大幅縮短了機台的開發製程，

並透過虛擬試俥，可以大幅降低實際試俥時的龐大資本支出

階段。為達此目的，將虛擬機台模型與 SINUMERIK 系統的實際控制技術連結，讓廠商可以在接近實際狀況下的條件下，

測試機台的功能並進一步進行最佳化。

使用虛擬環境而增進安全性

此方法為機台製造商大幅提升了安全性，能夠在試俥及初期

試用階段，避免對實際機台造成損壞。其他優點：機台製造

商可以在初步階段便依照擬真條件，於虛擬環境中測試零件

加工的程式。

成果： 大幅縮短上市時間，並提高機台開發的產能與效率

5

操作： 從設計到工件成形， 簡單又有效率

如何確保加工製成高品質的零件， 同時提高生產力？

若是製造商除了實際的機台，也能提供虛擬機台映像檔，那

麼工具機操作公司便能享有若干顯著效益，得以擁有近乎

相同的生產規劃工作站，在其中規劃並最佳化所有的生產步

驟。例如，可以在實際機台生產其他零件時，利用虛擬機台

檢查並初步試用新工件的加工策略。如此一來，可以縮短裝

設的時間，並大幅提高獲利能力。

最佳化生產規劃

使用原版 SINUMERIK 軟體虛擬 NC 核心 (VNCK)，可以在幾乎同於實際情況的條件下，提前模擬加工過程。操作機台時

的優點顯而易見：生產規劃及機台運用都可達到最理想的境

界，而且可以運用計算出的主要加工時間，精準判定工件成

本。因此，西門子提供了解決方案，可以大幅提升機台的可

用性，創造生產規劃的最佳 CAD/CAM-CNC 加工製程鏈，其中包括高精確度的控制專屬模擬。使得產品開發到正式生產

整個製程，都得以有效配置，而不發生任何錯誤。以此方式

產生的 NC 程式可以直接傳送到機台開始執行。

成果： 提高了機台的可用性與獲利能力

smartOperate

smartPrepare

smartIT

smartMobile

6

成果： 製程有效率，提高生產力

如何達到最佳化生產效能？

操作： 將工具機智慧整合至 生產製程

要實現零錯誤程式與資料傳輸，前提是完成生產規劃、正式

生產、機台的網路連結。

SINUMERIK Integrate 有利於將程式直接傳輸至機台。使用 Manage MyPrograms 模組後，便能管理整個工廠的 NC 程式資料，進而得以詳細規劃工件、訂單，以及正在生產的批量

工件。

刀具需求一目了然

Manage MyTools 提供集中刀具資料管理功能，機台可依程式要求提供正確的刀具，這意味著系統可快速且有效率地判

斷生產訂單所需的刀具。

工作間的網路連結

越來越多工作間也試圖以智慧方式，將工具機整合至生產製

程。西門子運用智慧化操作方式，為這類公司開發出了先

進的產品組合。採用 smartPrepare 後，便能在個人電腦上離線編程設定零件，做法與人為控制一模一樣。只要透過 smartIT，即可在操作面板上直接取得數位文件，資料儲存空間從此不再受限。smartOperate 以觸控技術為基礎，創造了全新的操作選項。此外，工作坊負責人使用 smartMobile 後，便隨時能夠從行動裝置，精準概覽負責機台的零件庫

存、訂單狀態等。

7

如何達到機台效能最佳化？

最佳化： 持續打造最佳機台 與產能

維持運作的成本佔了工具機生命週期成本的最大百分比。必

須改善持續不斷的運作方式，才能將裝置成本降到最低。生

產過程中，多數可行的最佳化作法都涉及機台的維修及狀態

監測，因此，透過網路連結整個生產環境，能帶來顯著的正

面影響。

藉由監測關鍵參數增進效率

SINUMERIK Integrate Analyze MyPerformance 模組根據機台與狀態資料，計算出整個系統的效益（整體設備效率，

O E E），並且提供重要資訊，說明可提高效率的措施。Analyze MyPerformance 可自動擷取機台參數與狀態，提供所有必要資料以打造最佳生產環境。另外，也會提供使用者

對話方塊，以供手動輸入狀態資料。

大幅降低現有機台的循環時間

「生產力提升」目的是要提高所有超過保固工具機的生產 力。透過控制軟硬體的現代化等方式，工具機生產力最多可

以提高 15%。提高生產力也可降低裝置成本。

機台製造商的最佳化潛力

無論現代化或發展狀況如何，工具機都必須快速推出上市。

Mechatronic Support 會針對模擬環境的所有機械、電氣、IT 系統，建立功能模型、進行測試並最佳化。這表示概念機台

可以透過機電方式測試，並且在短時間內進行修改，相關的

成本也低。

若使用 SINUMERIK 內建的 Top Surface 等技術功能，甚至可達到更高的加工效能。缺口補正之類的補正循環，可進一步

提升加工效果。

成果： 高度透明化，降低生命週期成本

西門子股份有限公司 2016

本文件內容如有變更，恕不另行通知。 文章編號：E20001-A1910-P610-X-7U00本文所含資訊僅為一般性描述，或是性能之特徵說明，實際使用時並不

一定適用，或者會因為產品研發進展而有所變動。除非合約另有明文規

定，本公司無義務陳述個別產品特性。所有產品標示可能是西門子公司

或供應商公司的商標或產品名稱，第三方為本身目的使用這些名稱，可

能侵犯擁有者的權利。

資安資訊：

為確保工廠、系統、機台、網路免受網路威脅，請務必長期採行全面而

先進的工業安全概念。西門子產品和解決方案僅構成此概念的一部分。

如需更多有關工業安全的資訊，請至 siemens.com/industrialsecurity

CNC SINUMERIK 一切相關資訊， 請參考以下網址：

siemens.com/sinumerik

進一步瞭解我們的工具機解決方案： 產品及服務的詳細資訊及影片

若要掌握我們的最新動態，請造訪： www.twitter.com/siemensindustry, #CNC www.siemens.com/sinumerik-youtube