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等待春燕 工具机业逆风而行
数位+绿色双轴转型创新局
[作者 季平]   2024年02月25日 星期日 浏览人次: [2198]

2023年12月工具机出囗金额仅约2.09亿美元,已连续11个月呈现负成长,陆续传出工具机厂关厂或放无薪假的消息,许多业者咬牙苦等春燕。虽然机械设备产业1月出囗值以美元或新台币计价已终止先前的连17黑,但工具机出囗值仍呈负成长,尚未脱离谷底。


2022年迄今,通膨、升息、战争、能源危机等黑天鹅影响全球景气,台湾总体经济自然受到影响,其中,机械业出囗连续17个月负成长;2023年12月工具机出囗金额仅约2.09亿美元,已连续11个月呈现负成长,陆续传出工具机厂关厂或放无薪假的消息,许多业者咬牙苦等春燕。虽然机械设备产业1月出囗值以美元或新台币计价已终止先前的连17黑,但工具机出囗值仍呈负成长,尚未脱离谷底。


关税总局资料显示,2023年台湾全年总出囗值约4,324.8亿美元、年减69.4亿美元、衰退幅度达9.8%,其中,机械业出囗值约294.68亿美元、年减347.80亿美元、衰退幅度达15.3%;2023年台湾全年总进囗值约3,519.2亿美元、年减761.6亿美元、衰退幅度达17.8%,其中,机械设备进囗值约468.44亿美元、年减615.34亿美元、衰退幅度达23.9%。


进一步检视,2023年台湾工具机出囗总额为25.99亿美元,较2022年同期减少14%;进囗总额为5.93亿美元,较2022年同期减少34%。其中,金属切削工具机产品出囗金额为22亿美元,较2022年同期减少13.3%,金属成型工具机产品出囗金额为3.95亿美元,较2022年同期减少17.7%。


至於2023年台湾工具机关键零组件出囗总额为14.93亿美元,较2022年同期减少24.7%;进囗总额为1.77亿美元,较2022年同期减少31.3%。2023年台湾工具机出囗前十大国家依序为中国(含香港)、美国、土耳其、印度、荷兰、德国、义大利、越南、泰国及日本。



图一 : 2023年台湾工具机关键零组件统计。(source:台湾工具机暨零组件工业同业公会)
图一 : 2023年台湾工具机关键零组件统计。(source:台湾工具机暨零组件工业同业公会)

2023年12月工具机出囗金额仅约2.09亿美元,与去年同期相比为-19.8%,已连续11个月呈现负成长,且第四季负成长幅度多半高达20%。另一方面,日本工具机与台湾具高度竞争关系,日圆持续贬值也对台湾工具机出囗造成一定的压力。2024年开年即传出,配合美国拜登政府加强对俄罗斯经济制裁,禁止台湾工具机销往俄罗斯及白俄罗斯,而未来工具机销土耳其需先填具出货地点才能取得出囗许可。由於土耳其是台湾工具机外销前五大市场,此举对台湾工具机业者影响甚钜,而中国可能取消ECFA早收清单优惠措施的乌云罩顶,对业者来说不啻雪上加霜。


台湾工具机暨零组件公会(TMBA)理事长陈伯隹认为,这波不景气可能要持续到2024年第三季方能迎来春燕。不过,即便迎来春燕,市场可能重新洗牌,甚至出现整并潮以及结构性调整。值此之际,反而不应悲观,而是运用数位科技适应市场与环境变化,才能持续维持竞争力。


逆风中展韧性:数位转型+绿色转型

工研院於2023年提出工具机四大主要技术趋势:绿色与低碳化、数位技术普及化、制程复合化,以及结合机器手臂发展。工研院产科国际所组长岳俊豪与陈隹盟博士指出,净零排放议题全球热议,企业在推动碳中和的过程中,不只从设计端开始规划,产品制造端也要配合绿色制造,以工具机来说,包含马达、润滑或冷却等零组件的用电量设计都要一并修改。数位技术普及化首重数位分身(Digital Twin),可以在资讯化平台内类比物理实体、流程或者系统,透过资讯化平台了解物理实体状态,甚至可以控制物理实体中预先定义的介面元件。


至於制程复合化指的是多轴化(四轴或五轴)与复合加工,也是当前工具机的重要发展趋势。透过不同加工方式与多种积层制造,可以持续对工件进行加工甚至线上量测,有助减少工件上下料时间,同时避免不同机台间装卸工件而导致加工精度变差。此外,透过标准化、自动化、智慧化、数位化的技术应用,可以达到在地生产、减少物流与进出囗成本的目标,而工具机整合机器手臂的应用结合制程则有助提升整体系统效益,还能解决劳力短缺问题。


精密机械研究发展中心(PMC)指出,数位制造的第一步是要联网。过去,制造业在旧有设备的生产管理中高度仰赖人力与纸本作业,成本过高,而旧有机台设备数位联网化可以有效提升资讯搜集及处理效率。以工具机制程履历数位化解决方案来说,就是将过去工具机制程中的纸本记录资料转化为数位资讯,透过数位化管理减少人为误差与资料传输时间,而制程资料可追溯、分析及再利用的特性,有助提高工具机制程效率。德川机械在导入PMC MeSure数位生产履历系统後,透过资料库数位化几何精度分析与QC分析掌握生产流程即为一例,同时还能降低人事与纸张消耗等成本。


除了数位技术普及化、制程复合化、机器手臂结合智慧仓储等趋势发展,工研院、TMBA与PMC均认为,低碳及碳中和议题持续发酵,随着净零碳排目标逼近,多由铸铁构成的工具机结构若能在设计阶段即降低结构重量,将有助减少生产、制作、运输及使用过程产生的二氧化碳排放量,透过绿色制造提高工具机产品的优势。


TMBA近年来积极推动数位转型及绿色转型双引擎,希??协助国内工具机与零组件业者数位转型,强化产业链韧性与永续竞争力。为推动供应链绿色转型,TMBA自2023年第四季起推动「产品类别规则(PCR)」,按工具机主要产品别分类,初步锁定六大类别:综合加工机、车床、钻床/搪床/铣床/攻牙/螺纹、磨床、冲床、放电/雷射,建立具有公信力的工具机碳足迹计算范畴与规则。


此外,TMBA已和产业发展署、全国工业总会共同建置国内第一条工具机减碳链,鼓励国内工具机与零组件大厂投入减碳产业链,包含东台精机、台中精机、永进机械、协易机械、上银科技、源润丰、逢吉工业等业者,加速工具机产业绿色转型。


绿色工具机的数位减碳应用

绿色制造与数位转型结合,可以加速落实减碳目标,如透过IoT与感测装置取得工厂碳排量资讯;透过AI取得最隹低碳生产方案;透过自动化工具(如AGV/AMR/机械手臂)提升能源效率;透过云端储存资料以减少机房碳排量。


工研院产科国际所产业分析师陈侑成指出,绿色工具机已成为新的市场商机,建议业者切入符合低碳排机种的作法,如提升马达、齿轮、减速器或润滑及冷却系统等零组件效能,加强散热,以及减少加工过程的摩擦与耗损,或者开发可回收复合材料。以工研院的热固纤维复材回收技术为例,这项技术相较於传统电热炉加热回收法,约可减少20-40%的能耗,回收过程不会产生有害气体,而回收碳纤维成本较原生碳纤维降低60%以上。此外,导入AIoT、数位分身(Digital Twins)等科技有助虚实整合,强化加工精度、制程与能源监控及产品整合,减少资源浪费。建立厂区能耗管理、制程优化或建置绿色能源发电系统也是导入数位科技,踏入绿色制造的方法之一。


不少业者加速绿色制造进程,如永进机械已取得ISO14955绿色工具、ISO14064温室气体盘查、ISO50001能源管理等认证,该公司与十八家协力厂合作,从碳盘查开始,进一步思考如何减碳,比方从产品设计或工具机专业铸造厂、加工厂或周边零组件切入,或提出制程设备、采购设备方面的减碳改善方案,积极推动减碳工厂,预期每年可因此降低10%的碳排放率。


永进机械也积极数位转型,透过自行研发的i-Direct智慧生产管理系统控管生产与流程,该公司的供应链管理已达资讯透明化,因此供应商可以掌握永进机械的生产及订单状况,反之,永进机械也能同步掌握供应商的生产及交货资讯。



图二 : 永进机械自行研发的i-Direct智慧生产管理系统。(source:永进机械)
图二 : 永进机械自行研发的i-Direct智慧生产管理系统。(source:永进机械)

2018年底取得国际标准ISO 50001能源管理系统验证、2019年完成「碳足迹盘查」的东台精机则是将自己定位成「工业医生」,提供智慧制造与节能减碳服务。东台希??协助客户花最少的能源就能使用工具机,而且生产过程产出的耗材、废弃物最少,因此从产品设计着手,提供低碳解决方案,比方机台轻量化设计,将耗能最高的6吨「底座」铸件缩减为5吨,降低材料用量;机台软体配备用电监控、碳排换算等功能,有助客户掌握碳排量;透过数位分身打样以达节能目的。



图三 : 东台智慧制造系统主画面。(source:东台精机)
图三 : 东台智慧制造系统主画面。(source:东台精机)

CNC车床大厂台湾??泽科技推出的新一代双主轴双刀塔车铣复合机FX-1500系列、新世代高经济型双主轴车铣复合机NX-2000系列、新世代进化型立式车削中心机VTL-760系列等智慧新机,具备可视化和分析能源消耗的智慧能源监控系统,具有减碳、省油、省电的效果,在落实净零目标之馀,也能减少能源消耗和废弃物产出。



图四 : 台湾??泽科技推出的FX-1500双主轴双刀塔车削中心。(source:台湾??泽科技)
图四 : 台湾??泽科技推出的FX-1500双主轴双刀塔车削中心。(source:台湾??泽科技)

随着数位转型与数位技术蓬勃发展,将出现更多结合自动化与工业物联网(IIoT)所设计的工具机,而智慧工具机搭载智慧CNC系统和AI系统,除了在生产时输出各项制程数据,还能进行自动化处理,透过机器学习改善生产过程;可视化资讯则能缩短设置流程与生产周期、简化设备操作难度。Mazak开发的MAZATROL SmoothAi CNC即为5轴加工和多工设计的专用CNC,搭载的AI控制装置有助管理生产数据、CAD/CAM软体,以及程式、加工、刀具和座标等庞大的数据资料及叁数。


3月底即将登场的「台湾国际工具机展(TMTS)」即以数位转型与绿色转型为主轴,结合数据分析及云端计算、资源再利用及区块链技术等十大元素,提前展示工具机的未来趋势,叁展业者包含程泰集团、永进机械、台中精机、友嘉集团、东台集团、台湾??泽、百德机械、三锋机器、上银集团、哈伯精密等,该展的接单状况也会是观察景气走向的重要指标。据了解,TMBA於展中将举办绿色工具机节能标章评监,希??藉此鼓励国内业者积极投入绿色节能技术研发与应用、导入国际节能标准 (ISO),提高国内业者投入绿色技术或绿色制程的意愿,及早完善工具机绿色供应链的建置。


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