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技術趨勢
德國百年工具機大廠Witzig & Frank 持續創新 提供高效解決方案
2024.11.08∣瀏覽數:101

德國百年工具機大廠 Witzig Frank 持續創新提供高效解決方案

Universität Stuttgart 機械工程學系 鄭少綸
今年9月在德國斯圖加特舉辦的AMB金屬加工展期間,筆者有幸參訪位於巴登符騰堡邦的百年工具機製造廠Witzig Frank。透過此次企業參訪,深入瞭解到這家擁有150多年歷史的工具機製造商,如何在現代製造業的演進中持續創新,維持其在精密加工領域的領導地位。 本文將從歷史沿革、技術創新、到未來發展等多個面向,剖析這家德國精密工具機製造商的成功之道。

早期發展與工具機製造的轉型

Witzig Frank 的發展歷程可追溯至1865年,由Kasper Martin在德國奧芬堡(Offenburg)創立的Mechanische Werkstätt小型機械作坊,最初為啤酒釀造商、磨坊和製桶匠提供服務,並生產鑽床和香腸機。19世紀後期在德國工業革命蓬勃發展的背景下,這家小型作坊逐步轉型為專業的工具機製造商。1919年,公司開始專注於工具機的設計與製造,為汽車零組件、精密加工等產業提供高效能的加工設備。圖1. 1919年Martin生產的工具機

隨著公司不斷擴大規模,Witzig & Frank 逐漸成為德國工具機行業的重要企業。到1954年,公司進一步發展,成立了Witzig & Frank Maschinenbaugesellschaft mbH,這標誌著公司進入了一個新階段,開始專注於更先進的工具機技術研發。

技術創新與轉台式工具機TURMAT

Witzig Frank 在技術創新方面表現卓越,尤其是在1975年推出了TURMAT 轉台式工具機,這是其歷史上最重要的技術突破之一。TURMAT是一種用於高效金屬加工的工具機,能夠顯著提高生產效率並降低成本。這項技術大大推動了自動化生產在各行業中的應用,特別是汽車製造領域。TURMAT的推出使Witzig Frank在國際市場上占據了一席之地,並使其成為全球許多大型製造企業的重要合作夥伴。

 

企業擴展與併購

為了進一步擴大產品範圍和技術優勢,Witzig Frank 在1981年與K.Martin Maschinenfabrik 合併。這次合併使公司能夠在技術上取得更多的進步,並提升其在國內外市場的競爭力。隨後,公司在1990年代推出了TRIFLEX 多工位CNC 加工中心,這是一個多功能的機械加工設備,能夠滿足大量定制需求,同時保證高效和精準的生產。

1996年,Witzig Frank 進一步擴展業務,收購了Diedesheim LSA 轉盤加工系統,這一收購強化了其在轉盤加工技術上的領導地位。該公司憑藉技術優勢和穩固的客戶基礎,成功應對了市場變遷和全球化帶來的挑戰。圖2. 1975年推出專利產品TURMAT轉台式多工位組合工具機

併購與困境

1996 年,Thyssen-Konzern 集團收購了 Witzig Frank,然而隨著2005年被MAG工業自動化系統(MAG Industrial Automation Systems)接管,公司開始陷入困境。2009年,MAG集團關閉了奧芬堡的生產線,將近200名員工失業,僅有28人留在服務和銷售部門,其中包括現在的銷售經理Pascal Schnebelt,他從1999年便開始在公司工作。儘管面臨困境,Schnebelt及其團隊始終專注於公司的核心競爭力,並相信公司的未來。

加入全球集團與現代發展

2013年,FFG歐洲集團看到了公司潛力,從MAG手中收購了Witzig Frank,並成功重振公司。隨後,公司獲得了價值2400萬歐元的訂單,幾乎是預期的兩倍。正如施內貝爾特所說,公司如同鳳凰涅槃重生。至2015年,公司員工數增加至50人,經營狀況持續向好。

這次收購使該公司融入了全球工具機製造業的供應鏈,並與其他全球頂級工具機製造商形成了戰略聯盟。作為FFG集團的一部分,Witzig Frank的技術和產品得以在全球範圍內進一步推廣,尤其是在自動化和高效生產設備領域。

在加入FFG 集團後,Witzig Frank持續進行技術創新,並且在2017年推出了TRIFLEX 的新型設計。這一設計進一步提升了加工效率,並滿足了現代製造業對靈活性和高精度的需求。如今,該公司已成為K.R. Pfiffner集團的一部分,專注於設計和製造高精度轉盤式加工機,為汽車、電子、工業設備等多個領域提供先進的加工解決方案。

轉台式工具機介紹

Witzig Frank專門設計和製造旋轉式多工位工具機(Rundtaktmaschinen),其中最具代表性的是TURMAT 系列。其特點是模組化設計,提供從4到12個工位的配置,能夠同時運行多達33個加工單元。這類工具機特別適合對複雜的立方體工件進行3至5面加工。TURMAT工具機具有高度靈活性,可整合所有加工類型:鑽孔、銑削、螺紋加工、珩磨、研磨、車削、拉削、成形、退火、測量、檢驗和裝配,使其可以在單一加工中心完成多道工序,提升整體生產效率。

TURMAT還具有卓越的客製化能力,能根據不同工件和生產需求進行調整。例如,可整合夾持旋轉單元和內部冷卻系統,以優化加工效率和精度。其設計優勢在於有效的排屑能力和冷卻效果,確保連續生產時機台穩定運行。此外,部分機型還具備雙主軸和數控軸(某些配置可達60軸),進一步提高生產效能。

TURMAT系列包含不同規格的機型,其核心技術規格如下表所示:

TURMAT系列技術規格

轉台式工具機的優缺點

  • TURMAT的優勢:
  • 高效的多工位加工能力

    TURMAT的最大優勢在於其旋轉式多工位設計。每個工位可以搭載不同的加工工具,使工件在一次裝夾過程中完成多道加工程序,減少傳統工具機多次裝夾和校準所耗費的時間。這不僅提升了生產效率,也降低了多次裝夾帶來的誤差風險,特別適合大批量生產需求。

  • 節省空間

    多工位的設計使得它可以在較小的廠房區域內完成多道工序。

  • 精度與一致性

    由於TURMAT具備自動化設計與精密控制技術,工件加工能保持高精度與一致性。旋轉結構使工件能迅速從一個工位移至另一工位,確保每道加工工序都在嚴格控制下完成。減少人工介入也使工件品質更加一致,這對於如汽車零件等要求極高的行業尤其重要。

  • 顯著縮短加工時間

    旋轉式設計讓TURMAT能在極短的週期內完成多道複雜加工工序。工件只需幾秒鐘便可從一工位移至下一工位,顯著縮短加工時間。相較傳統工具機,TURMAT大幅提高生產效率,並降低每個工件的加工成本。

  • 自動化與靈活性

    TURMAT的自動化設計可整合多種控制系統和感測器,實現對生產流程的即時監控與調整。這不僅提高了工具機的生產效率,還增強了對不同加工需求的適應能力,可靈活配置以滿足各種生產要求。此外,自動上下料系統的應用也減少了對人工操作的依賴,進而降低了勞動成本。

  • TURMAT的劣勢
  • 初始投資成本高

    雖然TURMAT能在長期使用中通過提升效率來節省成本,但其初期採購和安裝成本較高。作為高精度、多功能工具機,TURMAT需要大量前期投資,除了設備本身的購買費用,還包含自動化系統配置、操作培訓及後期維護成本。對於中小型企業來說,這可能是一筆不小的財務負擔。

  • 高昂的運輸費用

    由於其體積龐大,旋轉式多工位加工機的運輸成本往往非常高,特別是需要進行跨國或長距離運輸時。這不僅影響初始購置成本,也可能增加設備進入市場的時間。

  • 適用範圍較為侷限

    儘管TURMAT在大批量生產環境中表現優異,但對於中小批量或客製化需求,其優勢相對不明顯。由於其設計主要針對高產量的自動化生產線,因此對需要頻繁調整加工程序的小批量製造業者來說,TURMAT 靈活性較低,轉換成本較高。

  • 維護難度較高

    由於TURMAT涉及多個工位和複雜的自動化系統,維護工作也相對複雜。維護不僅需要專業技術人員,還需定期檢查各工位的精度及運行狀況,以確保工具機穩定高效運行。對於小型企業而言,維護成本可能是無法忽視的考量因素。

    雖然旋轉式多工位機床在高效生產中具有顯著優勢,但在投資、安裝和維護等方面的成本較高,這需要企業根據自身的生產需求和經濟能力來進行權衡。

產業應用案例

Witzig & Frank Turmat 廣泛應用於許多領域的高精度加工,包括:

產業應用領域 彎壓、直壓配件

上方圖3與圖4所展示的是 TURMAT 加工機的工件實例。TURMAT是目前市面上唯一具備成形加工功能的轉台式加工機之一。由於不銹鋼成形需要極大的壓力,並且前後工位在同時間進行精加工,這對機台的穩定性要求極高,必須在長時間的高速加工中保持穩定和精度。

然而,單一轉台式加工機也存在一定的局限性。透過更換夾具,它能高效加工具有相似加工工序的產品系列,但無法靈活應對多樣化的產品需求。這使得 TURMAT 在針對特定加工需求的應用中擁有明顯優勢,但在多樣化產品生產中的靈活性較低。

Witzig & Frank 的競爭策略

面對全球工具機製造市場的激烈競爭,Witzig & Frank 採取了多元化的競爭策略。首先,公司專注於技術創新和旋轉式多工位工具機的專業化,並不斷更新其產品線。通過不斷開發如 TRIFLEX 和 LSA 系列的工具機, Witzig & Frank 進一步提升了自動化和靈活性。

隨著2014年加入FFG 集團,Witzig & Frank 得以利用 FFG 在全球市場中的資源和網絡,特別是在亞洲市場取得顯著突破。這樣的國際化擴展使得公司能夠為像全球最大的空調製造商 Gree 這樣的大型企業提供定制的生產解決方案。此訂單價值達到1500萬歐元,凸顯該企業在高產能、定制解決方案領域的競爭力。

Witzig & Frank 還採用客製化策略,為每個客戶量身定制加工流程,確保滿足其獨特需求。這種「一站式 Turnkey」的解決方案使得公司在競爭激烈的市場中佔有優勢,特別是在精密工件的量產需求上。此外,該公司專注於提供全面的售後服務,確保客戶的長期支持,這有助於增強客戶黏著度。

透過這些策略,Witzig & Frank成功在多個行業中建立了穩固的地位,特別是在汽車零件和大型精密工業設備的生產中持續擴展。

技術人才培育與永續發展

專業技術人才短缺(Fachkräftemangel)是德國當前面臨的重大挑戰之一,尤其在製造業、IT、工程和醫療等領域。由於專業技術勞動力供應不足,無法滿足市場需求,並且隨著德國人口老化、出生率下降以及年輕人口流失,問題日益加劇。

  • Fachkräftemangel 的成因
  • 人口結構變化:

    德國的勞動力市場受到人口老化的深刻影響。隨著嬰兒潮一代逐漸退休,進入勞動市場的年輕人數量不足,導致企業難以找到足夠的技術工人來填補空缺。

  • 技術變遷:

    隨著工業4.0和數位化技術的推動,對高技能工人的需求增加,尤其是具備數位技術和自動化系統專業知識的員工。然而,這些領域的合格人才供應有限。

  • 教育與職業訓練不匹配:

    在某些行業中,職業訓練與企業實際需求之間存在差距,導致技術工人的技能與新技術脫節,無法滿足市場需求。

    面對德國製造業普遍存在的技術人才短缺問題,Witzig & Frank採取了全方位的人才培育策略。公司深度參與德國雙軌教育制度(Duales Ausbildungssystem),將理論學習與實務操作訓練緊密結合。這種培訓模式不僅確保了技術人才的品質,更為公司建立了穩定的人才供應管道。

    在產學合作方面,Witzig & Frank 與當地大學及研究機構 ( 成形加工研究所 ) 建立了長期的合作關係,共同進行技術研發與人才培育。這種產學合作模式使公司得以及時掌握最新的工業技術發展趨勢,同時也為年輕工程師提供了寶貴的實務經驗。透過這樣的人才培育體系,公司持續強化其技術創新能力,確保永續發展的基礎。

結語

Witzig & Frank的成功不僅依賴於其在技術創新方面的持續投入,還得益於其與全球主要製造企業的長期合作關係。該公司在提供高效生產設備方面積累了豐富的經驗,並通過提供定制化解決方案來滿足不同客戶的需求。特別是在汽車行業,Witzig & Frank 的設備已被多家全球領先的汽車製造商採用,成為其生產流程中不可或缺的一部分。

展望未來,Witzig & Frank 將繼續致力於推動工業自動化和智能製造技術的發展,並且在工業4.0的背景下積極探索新技術的應用,為全球製造業提供更具創新性的解決方案。隨著全球製造業向數位化和智能化轉型,該公司將進一步加強其在精密加工和自動化技術領域的領導地位,繼續為各行業提供尖端技術和高效解決方案。

Witzig & Frank歷經超過150年的歷史,已從一家地方性的機械作坊發展成為全球知名的工具機製造企業。其歷史充滿了技術創新、國際合作與全球化發展的典範,為現代製造業的發展做出了重要貢獻。

圖片來源
圖1, 2: FFG集團Witzig & Frank介紹
https://ffg-ea.com/de/marke/witzig-frank
圖3, 4: Witzig & Frank TURMAT介紹
https://www.pfiffner.com/maschinen/witzig-frank-turmat