从 JIMTOF 看机床产业发展趋势

文 | 陈忠平

日 本 国 际 机 床 工 具展 （JIMTOF）与芝加哥国际制造 技术展览会（IMTS）、欧洲国 际机床工具展（EMO）和中国 国际机床工具展览会（CIMT） 并称世界四大机床工具展，在国 际上享有盛誉。

日本国际机床工具展览会始于1962 年，展览会两年一届，在大阪和东京交替举办。自 2000 年起 JIMTOF 就一直在东京举办，迄今已 经是第 29 届。在全球推动“工业 4.0（Industry4.0）”之际，具有“工业之 母”之称的机床工具产业更是许多制造大国全力发展的焦点，日本机床工具技术影响国内甚剧，因此每届的 JIMTOF 对亚洲及中国的机床工具产业皆具有技 术发展风向球的意义。

本届展示主轴以“人工智能、工业 物联网、自动驾驶、电动车的制造应用” 议题支撑“接轨未来，技术大树”为主题表示正在发展以连结各项技术为轴线的方式达到技术串连，就像一颗载满科技 的大树般彼此互联。

此次展览参展家数达到 1085 家，参观人数依大会统计总人数 153103 人（计算人次则达到 18.8 万人次），其中海外人数达 12791 人，展出面积达到 9 万 8 千平方公尺，展出规模是全球第 3 大。海外企业台湾 83 家、德国 72家、大陆 50 家、瑞士 42 家、韩国 15 家、

美国 7 家、意大利 19 家，海外参展占 全部展示面积 15.6%。人潮热络也印证 2018 年日本机床工具景气大好，已达到历史最高点，每个月订单都在 1500亿日元以上，预估 2018 年全年订单约在 1 兆 8 千亿日元。

JIMTOF2018 五大亮点趋势

本次的展览中，受到关注的技术发 展趋势包括：IoT 和 ICT 等通讯技术将 生产过程可视化从而方便管理、更柔性 的制造流程、AI 技术。以下是将以技术 发展趋势作为分类，综合几项发展趋势与大家分享：

物联网

日本工作机械工业会（JMTBA） 在展会上，整合 70 家会员，将 300 台 机械设备进行了 IoT 连网，是将各家不 同的物联网平台，连接至该专区（东 7 馆），使得整个东展览馆成为一个巨大 的工厂，让看展者在主办单位企划区域中亲眼见到，可以降低对物联网的导入障碍。机床工具物联网平台的连接，展 现制造加工可视化、可追溯性、预防故 障等接口，实现工业 4.0 第一阶段大规 模机台关键数据搜集及初步分析，显示 机床工具及零部件市场正朝向与传感器 及人工智能运算分析的发展。另外现场 也透过影片和广告牌介绍物联网平台和导入案例。从现场参展机看来，物联网平台目前是 Fanuc 的 Field system 市 场占有率最高。

之前很多专家学者谈到日本物联 网平台是既开放又封闭的状态，但仍依 赖于国家有关部门或协商会去整合，本次的 JIMTOF 就是一个日本工作机 械工业会（JMTBA）整合呈现的场 域，JIMTOF可以看到机床工具大厂整合了开放式通信标准 MTConnect与OPCUA 来提高制造软件和各机床工具之间的互联，已具备数据收集、状态检测、稼动率及效能管理等功能。

中小型制造商的机械也可以透过物联网导入到整个生产系统中，如果不是 大型制造商，只由一家公司整合物联网提案是一件困难的事情。日本工作机械 工会表示，如果能够将不分品牌的制造商全体连结起来，具有划时代的意义。并提到今后客户的工厂管理，会以一种整合的形式实现，且不分规模能够一起实现物联网。

目前我国现阶段也积极推动中国智 能制造 2025，让既有设备改造后，具 备机联网基本（通讯）功能，让工厂可 以连接到大数据，实现智能化功能。

2016 年 JIMTOF 展会期间，发那 科在展会第二天进行了发布会，富士通 公司伊通千秋取缔役副会长在会上发表 了题为“通过 AI 与 IoT 实现制造业革 新”的演讲，分享了富士通公司透过 AI 与 IoT 实现制造业革新的经验。

表 1 是精机中心（PMC）团队于 本次展会纪录主要机床工具厂、控制器 厂商 IoT/IoE 发展现状。

表1 JIMTOF2018 IoT/IoE 发展现状

人工智能

人工智能是本次展览各厂家强调的重点，机械设备在既有的生产及组装技术为基础，搭配智能化或机器学习功能，可以提高加工效率 10%～30%。欧洲和日本虽以 AI 人工智能为主题，可是他们背后有一个强大的后盾，这强大 的后盾就是机器设备的精度及可靠度， 本次展览诸多厂商列出设备精度可达1 ～ 2µm 以内，甚至 1µm 以内都有。

发那科运用机器学习技术可使得机床工作台进行热变位自动补偿、伺服 自动调校以及主轴故障监控等，将机床 工具最关键的运行指标通过人工智能技 术达到优化。另外，还有全自动伺服 AI Servo Turning；主轴故障监测 AI Spindle Monitor 等。在发那科机械手 臂部分，在现场展出可搬运飞机引擎罩的超大型机械手臂 M-2000iA/1700L， 可承载高达 1700kg，垂直移动范围达 到 6.2 公尺，是目前全球最大搬运能力 的机械手臂。也利用新开发的 3D 影像 传感器，并透过深度学习决定机械手臂 拾取工件的最佳顺序，以提高手臂拾取 的成功率。

表2  各国机床重要厂商智能化功能

说明：★自动化●诊断 / 监测▲自动预警

金属积层加工制造

各大机床工具厂除联网、AI、复 合化之外，金属积层制造（Additive Manufacture，AM）俨然成为机床工 具技术发展的显学，提供复合化的加工，并省去上下料的麻烦。

DMGMORI 展示雷射沉积技 术（Laser Deposition Melting，LDM）和粉末治金（Selective Laser Melting，SLM） 3D 技术，其中粉末治金设备LASERTEC30SLM 是本次 展会首发的新品。

OKUMA 展示 MCR-S 机型，提 出模具产业的解决方案，强调新款主轴 切削加工时间较旧机型有 25% 的提升， 1µm 以下的表面加工精度，此机台还 提供机上激光修补的方案，解决对于模 具产业在加工时所面临的加工时间长， 表面精度要求较高，和减少笨重工件因为修补或热处理上下料的需求。 Sodick  展示  LPM325 通过金属粉末的熔融和凝固进行加法制造，提供内 部制造的数控装置和专用 CAM，使操 作者便于使用。

全球视野下的产业瞭望

通过参加此次 JIMTOF 展，目前 全球机床工具发展趋势如下说明：

制造业和 IT 产业的一体化正在迅速发展

首先，本次的主题是“连接＂。物联网使得制造过程可视化，这是在可追溯和失效报警方面迈出的重要一步，而随后 AI 人工智能的发展将会发生很重要的作用。

再者，工厂生产在线的机床工具和机器人与互联网相连，因此所有信息，包括运行状态和加工过程都可以可视化。这种可视化数据有助于优化生产过程，在生产过程中，实现一台机器与另一台机器之间或机器与人之间的协同。

机床工具产业未来的变化

大量定制化、设备共享、无人化、 自动更换损坏零部件、加工复杂化、新 材料大量出现，有些需求通过智能化、 AI 技术补足，有些仍须透过设备的设计 来满足。

机床工具技术不断创新

机床工具厂投入相当大的研发财力 和人力，为市场提供高附加值的产品。 例如，组合式机床、五轴加工机、数控 车铣复合机。这些设备可以处理复杂形 状的产品零件。此外，组合式机床可以 在单一设定下完成整个制造过程，从而 实现高精度和高生产效率。

智能制造的范畴逐步扩大与发展

全球制造业关心的是：生产系 统、质量保证、过程优化、数字建 模。应用与整合统计方法（Statistical Methods）、智能计算（Computational Intelligence）、人工智能（Artificial Intelligence）、控制技术（Control Technology），可以来提供生产型态 的解决方案。

我国机床制造商应了解电动车产业供应链

机床制造商应掌握电动车产业供应 链，加强与国内企业的合作，强化企业 间关系。

结束语

在西方有句谚语“To live well， a nation must produce well”，说明 制造业是一个国家综合国力最重要的表现，从各国的展览会就能深刻地认识到。 技术发展持续向前，但机床制造作为基础工业，易受全球经济的影响。此 次展会，日本主办方对 2019 年的机床 销售预估趋于保守，特别是美中贸易战 已经影响到全球贸易，而在是否能停止 或放缓的情况下，有太多不确定的因素。