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國內外大廠被動轉型 傳產減速驅動後發先至
 

【作者: 陳念舜】   2021年09月06日 星期一

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即使在國際變種肺炎疫情陰霾下,全球經濟景氣仍穩定復甦,激勵半導體、5G、PCB電子業等產業競相投資自動化生產設備,帶動台灣傳產和機械業出口成長,卻也推升了上游原物料價格、運費居高不下,零組件交期延滯不前,亟待引進國內外模組化或自製產品解決。


根據經濟部最新公布2021年Q2製造業產值達3兆9,576億元,創下歷年單季新高紀錄,已連續3季正成長。又以傳統產業為主要貢獻來源。其中,機械設備業產值1,891億元,為歷年單季新高,增幅為2011年Q1以來最大,主因為全球景氣復甦,激勵廠商設備投資意願,加上產業自動化轉型升級商機挹注,推升半導體、5G、電子等相關產業及自動化系統需求,導致相關生產設備及傳動元件產值明顯成長。



圖1 : 2021年Q2機械設備業產值1,891億元,增幅為2011年Q1以來最大,主因為半導體、5G、電子等相關產業及自動化系統需求,導致相關生產設備及傳動元件產值明顯成長。(source:經濟部統計處)
圖1 : 2021年Q2機械設備業產值1,891億元,增幅為2011年Q1以來最大,主因為半導體、5G、電子等相關產業及自動化系統需求,導致相關生產設備及傳動元件產值明顯成長。(source:經濟部統計處)

另依臺灣機械工業同業公會(TAMI)最新公布今年Q3起始的七月臺灣機械業出口金額約28.01億美元,年成長33.8%,也是從去年九月起連續11個月上漲,僅次於今年五月(29.15億元)新高。前10大出口產品幾乎都有兩位數成長,顯示出口持續暢旺,其中占比排名第三的動力傳動件出口2.29億美元,成長37.4%;累計1~7月前3大類機械設備出口值,動力傳動件也以14.98億美元居第三名、占比8.1%,年成長45.6%。



圖2 : 依臺灣機械工業同業公會(TAMI)最新公布今年1~7月臺灣機械業前10大出口產品中,動力傳動件皆穩居第三名,持續超越工具機。(source:TAMI)
圖2 : 依臺灣機械工業同業公會(TAMI)最新公布今年1~7月臺灣機械業前10大出口產品中,動力傳動件皆穩居第三名,持續超越工具機。(source:TAMI)

然而,在現今機械業推動智慧化、數位轉型的浪潮裡,負責在有限空間內,轉換伺服馬達轉速成為驅動出力、放大扭矩之外,還能改變運動方向、精度的低背隙、高精密減速機,雖然是工廠自動化設備的關鍵被動零組件之一,卻因為內部完全由高精度、高剛性的元件、齒輪相互嚙合而成,對於材料科學、精密加工裝備、組裝及檢測技術等,都有相當高的要求。


長期以來,機械設備都掌握在歐、日系少數廠商手中,造成自動化成本居高不下,也成為推動自動化的最大障礙,在如今原物料、運費價格飆漲及交期延遲的大環境裡,無疑更是雪上加霜。


營造獨特產銷策略 創造國內外大廠差異性

尤其這兩年來受到疫情衝擊到原物料價格及交期,也激發出國內外減速機產業另一套的生產管理流程及替代方案。其中立翔機電工業公司因為採取一條龍自主研發製造與生產流程,將齒輪全部都經過熱處理後齒面研磨,精度可輕易達到DIN4~5級;從零開始設計齒型,以達到高乘載力及低噪音要求,運轉平穩且延長使用壽命。


進而致力於開發高效率低能耗的齒輪箱,並提供相關技術性資訊,協助客戶選擇最適合的產品,避免消耗性產品的使用率,達到節能減碳的目標。同時規劃採取齒輪箱模組化設計,以減少庫存產品及開發模具成本與時間,並配合雲端及現場即時管理的概念,大幅縮短交期。建立SOP及制定相關準則,以提供客製化解決方案;在線上解決技術性問題,以減少派遣人力,未來也將持續滾動式修正,朝向自動化生產的目標。


立翔機電表示,隨著加上2021年疫苗接種覆蓋率持續攀升,各國陸續解封,該公司對於2021年產業景氣表達樂觀的態度,所推出的北工牌系列產品應用也涵蓋日常生活各領域的產業機械、基礎建設、自動化等客戶群,目前在手訂單已排到2022年Q1,並按期交貨。



圖3 : 立翔機電採取一條龍自主研發製造與生產流程,進而致力於開發高效率低能耗的齒輪箱、規劃模組化設計,並配合雲端及現場即時管理的概念,大幅縮短交期。(source:立翔機電)
圖3 : 立翔機電採取一條龍自主研發製造與生產流程,進而致力於開發高效率低能耗的齒輪箱、規劃模組化設計,並配合雲端及現場即時管理的概念,大幅縮短交期。(source:立翔機電)

此外,因為疫情創造龐大零接觸商機,既導致自動無人搬運車AGV/RGV或機器人等需求增溫,甚至讓兩者結合成為AMR產品,朝智能化數位轉型演進,讓身處上游零組件供應的減速機廠商訂單滿手。


德商威騰斯坦公司(Wittenstein)身為德國制定工業4.0戰略的創始委員之一,不僅早已在德國布局智慧工廠,所以受到今年缺料及產品交期影響不大,還因為先前5G、半導體等產業對於RGV/OHT機器人移載、倉儲物流等自動化設備需求成長。


為迎接未來工業物聯網(IIoT)趨勢,為客戶創造利益,今年該公司特別主推Cynapse系列智慧型減速機(Smart gearbox),領先同業將感測器嵌入減速機,整合一體模組化設計,讓傳統被動元件也能擁有神經元,只須要在法蘭座預留的信號孔插入傳輸線,即可傳遞出所有資訊數據,讓減速機會說話;且安裝空間不變、操作簡易,不必擔心供應商交期。


目前最新推出的XP+ HIGH TORQUE系列行星式減速機,則是Wittenstein最高階產品,以因應現今產品應用的環境條件更為嚴苛、在機械內部結構空間縮小等挑戰。比起市面上同級產品增強力矩72%、抗扭剛度提高54%,還附帶一個軸承可吸收最大外力;隨著提高傾斜力矩,一併提升進給力(線性)和槓桿力(旋轉式)。且因為加速最大化而縮短週期時間,使之動力傳動系統控制品質更好,定位速度更快;運轉表現更流暢、反覆定位精度更高,即使經常變換方向也不影響。


同時提高扭矩密度達144%,得以選擇較小尺寸的減速機設計,大幅節省空間;強大的側傾力矩負載量,使之能於輸出軸上直接安裝,毋須再仰賴複雜又昂貴的外接軸承。因此縮小尺寸和減輕重量,不僅能讓機械和廠房設計發揮最大的靈活度,也會對動力傳動系統的能源效率產生正面影響,降低搭配伺服馬達的輸出功率。


甚至能選擇以R型法蘭接頭取代外加的調整板,簡化多樣零件的管理作業,使之組裝方式更簡單也縮短時間,降低耗能與成本。Wittenstein強調,其除了提供優質減速機和更有競爭力報價,還希望利用技術、服務,找到最適合的產業及客戶,放在機構正確位置上。



圖4 : Wittenstein最新推出XP+ HIGH TORQUE系列減速機,為目前該公司最高階產品,比起市面上同級產品提升效能72%、側傾力矩及扭轉半徑54%。(source:Wittenstein)
圖4 : Wittenstein最新推出XP+ HIGH TORQUE系列減速機,為目前該公司最高階產品,比起市面上同級產品提升效能72%、側傾力矩及扭轉半徑54%。(source:Wittenstein)

掌握成長關鍵 諧波式減速機

向來被視為機器人心臟的精密諧波式減速機(Harmonic Drive)問世60餘年以來,則由於全球約75%產能都掌握在日本Nabtesco、Harmonic Drive兩大廠手裡,除了造成機器人價格長期居高不下,流失效能和成本的競爭力,也不利業者產生投資報酬率,更影響其導入自動化設備轉型的意願。


所幸近年來在台灣廠商自力耕耘下,既有盟立、工研院等股東合資成立盟英科技公司,可掌握客製化減速機內部細節的外觀、齒形設計及輸出/入效能,再選擇與海內外上中游材料、設備製造廠商技術密切合作,開發專用齒輪加工機、數學函式資料庫及引進特殊刀具,確保其產品可達到DIN 4等級,既減省從頭開發成本及上市時間,還能帶領供應鏈夥伴共同升級。


上銀集團(HIWIN)也透過在2014年併購邁萃斯精密公司(前陸聯精密),期待掌握當時日商不願出售的齒輪加工刀具自製能量,在全球供應鏈取得一席之地。雖然至今仍處於「十年鑄一劍」階段,但部份刀具、齒輪磨床產品已開始轉虧為盈。


另一家即將在明年上市的傳動元件大廠台灣精銳(Apex),則從塑膠射出機專用的工業機器人起家,投入研發伺服馬達用高精度行星式減速機,與相關線性傳動的應用領域,與德國Wittenstein及日本SHIMPO等大廠競爭。強調能自主掌控從研發製造上下一條龍式流程,使之得以專注於開發少量多樣化市場,產品涵括從小到大不同尺寸機種系列完整,只要稍微改變齒數,相關製程、技術就會對應發生改變。雖然目前減速機仍屬於純機械被動零組件為主,未來仍審慎考量在產品上搭配數位偵測感應器的必要性與可行性。



圖5 : 台灣精銳強調能自主掌控從研發製造上下一條龍式流程,得以專注於開發少量多樣化市場,只要稍微改變齒數,相關製程、技術就會對應發生改變,能夠在歐日系同業近來生產受阻之際帶來轉單效益。(攝影:陳念舜)
圖5 : 台灣精銳強調能自主掌控從研發製造上下一條龍式流程,得以專注於開發少量多樣化市場,只要稍微改變齒數,相關製程、技術就會對應發生改變,能夠在歐日系同業近來生產受阻之際帶來轉單效益。(攝影:陳念舜)

甚至可配合最快速的工作流程,減少產品開發週期時間,以精確交付所需零組件產品與服務,能讓使用者於最短時間內回應市場龐大需求。台灣精銳表示,即使當前確實面臨上游原物料價格及運費上漲、交期延遲影響,但有別於歐洲一線大廠,往往需要數週~1月交貨期,台灣精銳仍以充足的庫存與強大的產能為基礎,搭配廠內自動倉儲系統,僅須約3~5天即可快速生產與交貨,最熱門機種甚至可在當天出貨。


同時採取EX-WORK方式出貨,運費由客戶自行承擔,較不受調漲影響;運用Sales Channel營運模式,在全世界30國各自成立了36家APEX DYNAMICS,準備了充足庫存的料源、半成品,以便快速供貨;並由當地人員從事獨家行銷與服務,深耕所處國家或區域,拓展全球業務在地化。台灣精銳指出:「有別於上銀約有70%業績來自中國大陸、亞德客更高達90%左右,目前該公司在大陸市場營收只占總額30%,可見其市場布局更加國際化;行銷策略多以全球工業發展與經濟情勢為考量,也比較不會因為單一市場或產業的興衰而劇烈起伏。」


由於減速機應用範圍廣泛,遍佈所有工業自動化市場,較不容易受到任一產業景氣的短暫循環影響,在全世界都有台灣精銳既有長期客戶。這波經濟成長亦受惠於5G、半導體、電子代工業(PCB、Mini LED面板)需求帶動自動化及工具機產業復甦,加上工業4.0推動該公司業務受益於大量自動化設備的需求,成長迅速,也趁機深入各地高科技到民生工業等領域,開發市場並推廣應用與銷售產品。


在2020年底中科后里三廠落成後,機台設備也逐步到位並參與生產,除了擴充現有產品產能逾倍之外,也將進行新產品開發、試量產;並藉由生產自動化與製程優化,克服傳產招聘人員招募不易的困境。在歐日系同業近來生產受限受阻之際,台灣精銳仍然能夠快速出貨的優勢,帶來轉單效益,也協助客戶解決問題。


**刊頭圖(source:bonfiglioli.com)


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