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掌握关键零组件 台湾加速工业机器人布局
 

【作者: 王明德】2018年03月21日 星期三

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机器手臂是一直是来全球制造业的重点导入设备,尤其是近年来亚洲人力成本逐渐高昂,缺工状况日益严重,再加上智慧化已成为制造业的既定趋势,这两项因素让机器手臂的市场不断增温,在商机持续扩大的态势下,各工业大国也开始加速机器市场的布局。


机器手臂市场大开

先从需求面来看,2016、2017两年,机器手臂的出货量已急遽上扬,根据根据国际机器人联合会IFR的资料显示,2016年全球工业机器人销售量成长14%,达29万台,IFR在2016年也预测,2017年的出货量将超过34万台,不过市场成长速度超过预期,OFweek行业研究中心对工业机器人市场的监测统计,2017年全球工业机器人出货已超40万台,远远高於IFR的市场预期,在2017年前3季,全球工业机器人市场的成长就已超过35%,各主要国家地区出货表现强劲,其中,中国市场成长最快,出货量成长率超过45%;其次为韩国市场,韩国工业机器人出货保持稳健,成长率在20%~30%之间;另一工业大国德国,其市场出货成长则开始复苏,成长率超过15%;此外,日本和美国工业机器人市场也将维持8%左右的成长速度。



图1 :  机器手臂的市场不断增温,在商机持续扩大的态势下,各工业大国也开始加速机器市场的布局。(Source:ARDUINOARTS)
图1 : 机器手臂的市场不断增温,在商机持续扩大的态势下,各工业大国也开始加速机器市场的布局。(Source:ARDUINOARTS)

IFR报告的指出,目前机器手臂仍以汽车制造与电子产业为重,其他制造业的应用密度仍低,以人力与机器手臂台数的使用做比较,平均每1万名员工,韩国的机器手臂安装数量以411台居冠,日本紧追在後为213台、第3是德国的170台、从第4到第10名则依序是台湾159台、瑞典154台、义大利126台、奥地利95台、美国93台,在前5名中与台、日、韩等3国的机器手臂应用以电子产业为大宗,德国和瑞典两国并没有大型电子产品制造工厂,其机器手臂应用产业分布则较为多元。



图2 : 成功开发减速机等关键零组件技术,将使台湾业者不再仰赖国外厂商。(Source:Sintron Technology)
图2 : 成功开发减速机等关键零组件技术,将使台湾业者不再仰赖国外厂商。(Source:Sintron Technology)

中国2017年的每万人机器手臂应用密度虽仅有69台,并未排上前十名,不过绝大多数业者都认为市场发展潜力惊人,IFR就预测,在中国人力成本持续上扬,与中国政府的「中国制造2025」政策推动下,到2019年全球机器手臂的市场销售量中,中国市场将占有40%。


市场的蓬勃加快了设备供应商的布局速度,就目前发展来看,工业机器人的发展会以垂直关节型手臂最具潜力,各国的布局也都以此为重点,垂直关节型机器手臂以抓取重量分为小、中、大、重等4种类别,中、小型目前以日本厂商爱普生(Epson)的出货量最大。


台厂技术大有可为

Epson是日本钟表大厂精工(SEIKO)所独立出来的公司,承袭了过去在钟表组装所需的高精密特色,并将此特色充分发挥在同样需要高精度的电子产业,在电子产品的组装领域中,目前Epson在台湾的6轴多关节机器手臂的出货,就是以电子业为主,由於台湾电子产业的代工订单来自全球,产量相当大,因此这部分的机器手臂需求量,也远大於全球其他地区,再加上机器手臂的投资是资本财,在长期投资的概念下,台湾厂商的投资意愿不低。


除了Epson,台湾自动化厂商也将中、小型机器手臂视为投入发展的首要市场,广达董事长林百里就曾指出,在缺工、自动化与工业4.0的大趋势下,特殊用途的机器人和机器手臂发展性很大,提升自动化的机器手臂是未来可大力发展的方向,目前台湾在整机、部分关键零组件、系统整合等方面,都已有相关厂商与产品(图3),像是研华就以旗下的宝元数控切入机器手臂领域,值得一提的是,研华将宝元数控与上银、感测元件、伺服马达业者等结合组成机器人大联盟,且将机器人控制系统开放,推出专用化、非标准机器人控制器,并布局 EtherCAT 标准,厂商可以采购多家伺服马达或控制器厂商产品,自由组合扩充。


无论学界或产业,各季指出台湾要发展机器手臂,都必须建立起完整自主的产业供应链,才能让台湾的工业机器人国产化,摆脱关键技术掌握在国际大厂手中的限制。


机器手臂的关键零组件共包括控制器、伺服马达、驱动器、减速机、视觉模组、编码器、触觉模组…等12项,伺服马达及编码器部分,台湾虽已逐渐赶上国际水准,但Harmonic drive减速机量产稳定性尚待验证;至於自动化系统整合领域,也是台湾业者可结合国内外机器人本体、零组件,创造的另一项获利模式,减速机技术则一直以来则都为日本厂商所掌握,而此为机器手臂的核心部件,以工研院自制机器手臂为例,减速机约占整机成本近20%,过去台湾在减速机的研发、生产技术相对缺乏,不过2016年工研院以成功开发减速机挠性齿轮设计及精密制造技术,并已申请二项相关专利,目前已开始结合台湾业者制造基础,希??可利用产业拼图的发展策略,打造出最纯正MIT机器人,协助台湾机器人产业持续迈向国产化。


加速建立完整供应链


图3 : 台湾机器手臂产业链及主要厂商
图3 : 台湾机器手臂产业链及主要厂商

透过成功开发减速机等关键零组件技术,将使台湾业者不再仰赖国外厂商,让台湾自动化产业进入新的里程碑,业界人士指出,掌握机器人的关键零组件,可协助相当多元的产业应用,包括3C、金属、半导体、工具机、医疗、航太等,都可协助业者导入各种自动化生产与应用,促进产业的发展,创造台湾自动化产业的新契机。


目前台湾厂商在工业机器人的先天劣势在於缺乏市场纵深与产业规模,不过台厂虽无力,但也未必要全然跟随欧、日系大厂,每年发表各式各样先进的机器人本体,台厂可思考透过产业结盟互惠或吸引国内外资金投入,协助发展高知识含量、高附加价值的技术服务,并从平价优质转向高阶高价值领域成长,提供所有愿投入生产机器人本体的国内外厂商「一站购足」的机会,这将开拓台厂在此领域的另一片蓝海商机。


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