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国内外大厂被动转型 传产减速驱动後发先至
 

【作者: 陳念舜】2021年09月06日 星期一

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即使在国际变种肺炎疫情阴霾下,全球经济景气仍稳定复苏,激励半导体、5G、PCB电子业等产业竞相投资自动化生产设备,带动台湾传产和机械业出囗成长,却也推升了上游原物料价格、运费居高不下,零组件交期延滞不前,亟待引进国内外模组化或自制产品解决。


根据经济部最新公布2021年Q2制造业产值达3兆9,576亿元,创下历年单季新高纪录,已连续3季正成长。又以传统产业为主要贡献来源。其中,机械设备业产值1,891亿元,为历年单季新高,增幅为2011年Q1以来最大,主因为全球景气复苏,激励厂商设备投资意愿,加上产业自动化转型升级商机??注,推升半导体、5G、电子等相关产业及自动化系统需求,导致相关生产设备及传动元件产值明显成长。



图1 : 2021年Q2机械设备业产值1,891亿元,增幅为2011年Q1以来最大,主因为半导体、5G、电子等相关产业及自动化系统需求,导致相关生产设备及传动元件产值明显成长。(source:经济部统计处)
图1 : 2021年Q2机械设备业产值1,891亿元,增幅为2011年Q1以来最大,主因为半导体、5G、电子等相关产业及自动化系统需求,导致相关生产设备及传动元件产值明显成长。(source:经济部统计处)

另依台湾机械工业同业公会(TAMI)最新公布今年Q3起始的七月台湾机械业出囗金额约28.01亿美元,年成长33.8%,也是从去年九月起连续11个月上涨,仅次於今年五月(29.15亿元)新高。前10大出囗产品几??都有两位数成长,显示出囗持续畅旺,其中占比排名第三的动力传动件出囗2.29亿美元,成长37.4%;累计1~7月前3大类机械设备出囗值,动力传动件也以14.98亿美元居第三名、占比8.1%,年成长45.6%。



图2 : 依台湾机械工业同业公会(TAMI)最新公布今年1~7月台湾机械业前10大出囗产品中,动力传动件皆稳居第三名,持续超越工具机。(source:TAMI)
图2 : 依台湾机械工业同业公会(TAMI)最新公布今年1~7月台湾机械业前10大出囗产品中,动力传动件皆稳居第三名,持续超越工具机。(source:TAMI)

然而,在现今机械业推动智慧化、数位转型的浪潮里,负责在有限空间内,转换伺服马达转速成为驱动出力、放大扭矩之外,还能改变运动方向、精度的低背隙、高精密减速机,虽然是工厂自动化设备的关键被动零组件之一,却因为内部完全由高精度、高刚性的元件、齿轮相互潆合而成,对於材料科学、精密加工装备、组装及检测技术等,都有相当高的要求。


长期以来,机械设备都掌握在欧、日系少数厂商手中,造成自动化成本居高不下,也成为推动自动化的最大障碍,在如今原物料、运费价格??涨及交期延迟的大环境里,无疑更是雪上加霜。


营造独特产销策略 创造国内外大厂差异性

尤其这两年来受到疫情冲击到原物料价格及交期,也激发出国内外减速机产业另一套的生产管理流程及替代方案。其中立翔机电工业公司因为采取一条龙自主研发制造与生产流程,将齿轮全部都经过热处理後齿面研磨,精度可轻易达到DIN4~5级;从零开始设计齿型,以达到高乘载力及低噪音要求,运转平稳且延长使用寿命。


进而致力於开发高效率低能耗的齿轮箱,并提供相关技术性资讯,协助客户选择最适合的产品,避免消耗性产品的使用率,达到节能减碳的目标。同时规划采取齿轮箱模组化设计,以减少库存产品及开发模具成本与时间,并配合云端及现场即时管理的概念,大幅缩短交期。建立SOP及制定相关准则,以提供客制化解决方案;在线上解决技术性问题,以减少派遣人力,未来也将持续滚动式修正,朝向自动化生产的目标。


立翔机电表示,随着加上2021年疫苗接种覆盖率持续攀升,各国陆续解封,该公司对於2021年产业景气表达乐观的态度,所推出的北工牌系列产品应用也涵盖日常生活各领域的产业机械、基础建设、自动化等客户群,目前在手订单已排到2022年Q1,并按期交货。


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图3 : 立翔机电采取一条龙自主研发制造与生产流程,进而致力於开发高效率低能耗的齿轮箱、规划模组化设计,并配合云端及现场即时管理的概念,大幅缩短交期。(source:立翔机电)
图3 : 立翔机电采取一条龙自主研发制造与生产流程,进而致力於开发高效率低能耗的齿轮箱、规划模组化设计,并配合云端及现场即时管理的概念,大幅缩短交期。(source:立翔机电)

此外,因为疫情创造庞大零接触商机,既导致自动无人搬运车AGV/RGV或机器人等需求增温,甚至让两者结合成为AMR产品,朝智能化数位转型演进,让身处上游零组件供应的减速机厂商订单满手。


德商威腾斯坦公司(Wittenstein)身为德国制定工业4.0战略的创始委员之一,不仅早已在德国布局智慧工厂,所以受到今年缺料及产品交期影响不大,还因为先前5G、半导体等产业对於RGV/OHT机器人移载、仓储物流等自动化设备需求成长。


为迎接未来工业物联网(IIoT)趋势,为客户创造利益,今年该公司特别主推Cynapse系列智慧型减速机(Smart gearbox),领先同业将感测器嵌入减速机,整合一体模组化设计,让传统被动元件也能拥有神经元,只须要在法兰座预留的信号孔??入传输线,即可传递出所有资讯数据,让减速机会说话;且安装空间不变、操作简易,不必担心供应商交期。


目前最新推出的XP+ HIGH TORQUE系列行星式减速机,则是Wittenstein最高阶产品,以因应现今产品应用的环境条件更为严苛、在机械内部结构空间缩小等挑战。比起市面上同级产品增强力矩72%、抗扭刚度提高54%,还附带一个轴承可吸收最大外力;随着提高倾斜力矩,一并提升进给力(线性)和杠杆力(旋转式)。且因为加速最大化而缩短周期时间,使之动力传动系统控制品质更好,定位速度更快;运转表现更流畅、反覆定位精度更高,即使经常变换方向也不影响。


同时提高扭矩密度达144%,得以选择较小尺寸的减速机设计,大幅节省空间;强大的侧倾力矩负载量,使之能於输出轴上直接安装,毋须再仰赖复杂又昂贵的外接轴承。因此缩小尺寸和减轻重量,不仅能让机械和厂房设计发挥最大的灵活度,也会对动力传动系统的能源效率产生正面影响,降低搭配伺服马达的输出功率。


甚至能选择以R型法兰接头取代外加的调整板,简化多样零件的管理作业,使之组装方式更简单也缩短时间,降低耗能与成本。Wittenstein强调,其除了提供优质减速机和更有竞争力报价,还希??利用技术、服务,找到最适合的产业及客户,放在机构正确位置上。



图4 : Wittenstein最新推出XP+ HIGH TORQUE系列减速机,为目前该公司最高阶产品,比起市面上同级产品提升效能72%、侧倾力矩及扭转半径54%。(source:Wittenstein)
图4 : Wittenstein最新推出XP+ HIGH TORQUE系列减速机,为目前该公司最高阶产品,比起市面上同级产品提升效能72%、侧倾力矩及扭转半径54%。(source:Wittenstein)

掌握成长关键 谐波式减速机

向来被视为机器人心脏的精密谐波式减速机(Harmonic Drive)问世60馀年以来,则由於全球约75%产能都掌握在日本Nabtesco、Harmonic Drive两大厂手里,除了造成机器人价格长期居高不下,流失效能和成本的竞争力,也不利业者产生投资报酬率,更影响其导入自动化设备转型的意愿。


所幸近年来在台湾厂商自力耕耘下,既有盟立、工研院等股东合资成立盟英科技公司,可掌握客制化减速机内部细节的外观、齿形设计及输出/入效能,再选择与海内外上中游材料、设备制造厂商技术密切合作,开发专用齿轮加工机、数学函式资料库及引进特殊刀具,确保其产品可达到DIN 4等级,既减省从头开发成本及上市时间,还能带领供应链夥伴共同升级。


上银集团(HIWIN)也透过在2014年并购迈萃斯精密公司(前陆联精密),期待掌握当时日商不愿出售的齿轮加工刀具自制能量,在全球供应链取得一席之地。虽然至今仍处於「十年铸一剑」阶段,但部份刀具、齿轮磨床产品已开始转亏为盈。


另一家即将在明年上市的传动元件大厂台湾精锐(Apex),则从塑胶射出机专用的工业机器人起家,投入研发伺服马达用高精度行星式减速机,与相关线性传动的应用领域,与德国Wittenstein及日本SHIMPO等大厂竞争。强调能自主掌控从研发制造上下一条龙式流程,使之得以专注於开发少量多样化市场,产品涵括从小到大不同尺寸机种系列完整,只要稍微改变齿数,相关制程、技术就会对应发生改变。虽然目前减速机仍属於纯机械被动零组件为主,未来仍审慎考量在产品上搭配数位侦测感应器的必要性与可行性。



图5 : 台湾精锐强调能自主掌控从研发制造上下一条龙式流程,得以专注於开发少量多样化市场,只要稍微改变齿数,相关制程、技术就会对应发生改变,能够在欧日系同业近来生产受阻之际带来转单效益。(摄影:陈念舜)
图5 : 台湾精锐强调能自主掌控从研发制造上下一条龙式流程,得以专注於开发少量多样化市场,只要稍微改变齿数,相关制程、技术就会对应发生改变,能够在欧日系同业近来生产受阻之际带来转单效益。(摄影:陈念舜)

甚至可配合最快速的工作流程,减少产品开发周期时间,以精确交付所需零组件产品与服务,能让使用者於最短时间内回应市场庞大需求。台湾精锐表示,即使当前确实面临上游原物料价格及运费上涨、交期延迟影响,但有别於欧洲一线大厂,往往需要数周~1月交货期,台湾精锐仍以充足的库存与强大的产能为基础,搭配厂内自动仓储系统,仅须约3~5天即可快速生产与交货,最热门机种甚至可在当天出货。


同时采取EX-WORK方式出货,运费由客户自行承担,较不受调涨影响;运用Sales Channel营运模式,在全世界30国各自成立了36家APEX DYNAMICS,准备了充足库存的料源、半成品,以便快速供货;并由当地人员从事独家行销与服务,深耕所处国家或区域,拓展全球业务在地化。台湾精锐指出:「有别於上银约有70%业绩来自中国大陆、亚德客更高达90%左右,目前该公司在大陆市场营收只占总额30%,可见其市场布局更加国际化;行销策略多以全球工业发展与经济情势为考量,也比较不会因为单一市场或产业的兴衰而剧烈起伏。」


由於减速机应用范围广泛,遍布所有工业自动化市场,较不容易受到任一产业景气的短暂循环影响,在全世界都有台湾精锐既有长期客户。这波经济成长亦受惠於5G、半导体、电子代工业(PCB、Mini LED面板)需求带动自动化及工具机产业复苏,加上工业4.0推动该公司业务受益於大量自动化设备的需求,成长迅速,也趁机深入各地高科技到民生工业等领域,开发市场并推广应用与销售产品。


在2020年底中科后里三厂落成後,机台设备也逐步到位并叁与生产,除了扩充现有产品产能逾倍之外,也将进行新产品开发、试量产;并藉由生产自动化与制程优化,克服传产招聘人员招募不易的困境。在欧日系同业近来生产受限受阻之际,台湾精锐仍然能够快速出货的优势,带来转单效益,也协助客户解决问题。


**刊头图(source:bonfiglioli.com)


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