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無人機乘載創新應用起飛
電動載具厚植內外市場動能
[作者 陳念舜]   2023年11月26日 星期日 瀏覽人次: [1849]

近年來受到俄烏戰火燎原,不僅因為軍規商用無人機投入攻城掠地,引發國際市場需求,金門島上的官兵以石擊對岸無人機的畫面,也讓人記憶猶新;加上中美科技戰仍然持續,改變陸系大廠的壟斷局面,正加速台灣無人機產業聚落成型,並支援多元創新應用商機。


自從2022年政府揭牌「亞洲無人機AI創新應用研發中心(亞創中心)」,宣告打造「無人機國家隊」以來,即首先有國防部提出3,321架軍用商規無人機需求,包含微型、目獲型和監偵型的陸用型、艦載型共5款開發案類型,希望藉此擴展所需研發潛力,軍民聯手提升台灣國防自主化及不對稱作戰實力。


在首批遴選過後,經濟部已在12月底正式公告「軍用商規無人機系統整合主導廠商」9家名單,包括:雷虎科技、經緯航太、中光電智能機器人、神通資訊科技、佳世達、自強工程顧問、長榮航太、富蘭登科技、智飛科技等9家公司,並陸續於7月底繳交原型機測試,配合國防部標案的採購合約,經軍方驗收通過就編預算採購。


最終由7家業者脫穎而出與經濟部簽約,成為商用軍規無人機供應商,未來3年內無人機的構型、台數還將倍增,進而提升台廠製造能量,爭取國外訂單和國際合作機會。根據研調機構TrendForce估計2022~2025年間,全球軍用無人機市場可望自165億美元成長至343億美元,年複合成長率達27.6%。



圖一 : 最終由7家業者軍用商規無人機系統整合主導廠商脫穎而出,提升台廠製造能量,並爭取國外訂單和國際合作機會。(source:經濟部)
圖一 : 最終由7家業者軍用商規無人機系統整合主導廠商脫穎而出,提升台廠製造能量,並爭取國外訂單和國際合作機會。(source:經濟部)

雷虎轉型有成 可望順勢脫疆

其實,過去台灣的無人機也被視為智慧服務型機器人之一,最具代表性的就是1979年自娛樂事業起家的雷虎科技,生產與銷售車、船、飛機、直昇機及其零配件等無線電遙控玩具模型,以自有品牌成功行銷全球,晉身為全球前5大遙控玩具廠商、第三大自有品牌遙控模型廠,還是全球無線電遙控產業中首家股票上市公司。


可惜後來好景不常,因為2009年金融海嘯席捲全球,加上遙控玩具逐漸被智慧型手機興起,帶動大量的影音、電競或手遊瓜分娛樂市場,市面出現愈來愈多的旋翼無人機,不得不開始思考轉型的可能性。


進而在2015年投入消費型無人機市場,推出多軸飛行器(GHOST),但已時不我與。由於消費型無人機市場變化太快,又有中國大陸2006年崛起的大疆創新科技公司(DJI)一家獨大,吃下全球逾7成市占率,台廠想在消費型領域與之抗衡,幾乎沒有勝算。


所以雷虎在2019年開始轉進在台灣寥寥可數,或者可說是「沒人敢做」的工業、商用領域,決定改變以前做給玩家的消費型遙控飛機理念,朝向中大型「重要任務型」無人載具發展。挾其40年的遙控載具技術,並搭配各專業領域的軟體應用優勢,投入研發並提升載具價值,成為站穩利基的關鍵。同時為客戶量身訂做,提供研究、探勘、救災、防災等專業應用需求,顯示穩定性與安全性,甚至是跨界整合軟體系統的能力缺一不可。


從雷虎本業遙控模型的起落,已快成了「時代的眼淚」,也可視為台灣無人機產業的縮影。雖然是擁有深厚技術背景,從研發、製造兢兢業業,一路走到自有品牌的實業家,卻不及在海峽對岸的同業後浪,大疆公司的創始人汪滔,很快就將在遙控直升機上積累的技術運用到多旋翼飛行器上,並迅速打響口碑,一年後市場占有率達50%,在2009~2014年間,大疆的銷售額以每年2~3倍速度成長,直到如今全球無人機市場的大鱷。


市場脫疆另闢蹊徑 應用服務驅動硬體推新

如今基於國內外無人機應用快速發展且呈現多元化的需求,全球商用市場正朝「應用服務驅動、硬體推新求變」導向的趨勢發展。根據工研院IEK Consulting最新報告統計,2023年全球無人機市場(商業、娛樂)規模整體約為337億美元,預估2030年將達546億美元,年均複合成長率為7.1%。



圖二 : 根據工研院IEK Consulting最新報告統計,2023年全球無人機市場規模整體約為337億美元,預估2030年將達546億美元,年均複合成長率為7.1%。(source:工研院)
圖二 : 根據工研院IEK Consulting最新報告統計,2023年全球無人機市場規模整體約為337億美元,預估2030年將達546億美元,年均複合成長率為7.1%。(source:工研院)

各國正積極發展的服務應用環境,包括:巡檢、測繪、送貨、教育訓練,約占整體市場8成。進而驅動更新零組件模組、無人機平台、系統整合的硬體約占16%;以及飛行規劃、導航、數據分析、機隊管理等軟體達3.9%,滿足軟體算力提升需求。但台灣無人機發展至今如不及國際發展現況,顯見在技術層面尚有進步空間,亟須如工研院等法人研究單位協助,釐清重要關鍵技術並支援投入研發。


依工研院產科國際所分析師周暐程指出,目前全球商業無人機應用現況分別以能源業檢測占83%、建築業測繪占80%居多,硬體則集中於25kg以下的輕、中負載型機種。


台灣的商用無人機應用則以空拍占80%以上為主,根據民航局統計已註冊登記的無人機約有42,000架,其中法人約占1,0700架、自然人(廠商)占31,000餘架;專業操作證持有者已有9,600餘人、普通操作證者1,0800餘人、學習操作證者2,300餘人。


放眼未來,更大負載的無人機不僅可用於國防軍事和消費型航拍,還被廣泛導入各種產業領域,包括:精準農業、倉儲物流運輸、巡檢(礙子清洗)、通訊中繼、執行公共任務和娛樂監測等精準作業需求正在起飛。2023年數位部電信中心也已公布無人機資安保障規範,成立無人機資安聯合檢測實驗室,自7月起針對25kg以上無人機要求資安檢測合格證明。


同時形成的台灣無人機產業聚落,則涵括:零組件/軟體系統,北部共有100家以上廠商、中部70家以上廠商;無人機載具/應用,南部約有20家以上廠商,加上嘉義亞創中心負責研發、測試的40家以上廠商,北中南合計超過230家廠商以上。


另與公協會、學研單位合作,攜手新一代研發育才能量;支援無人機多種應用服務,至今共有超過40家以上無人機服務廠商,分別投入影像測繪、智慧農業、消防救災、藝文表演、物流運輸、教育推廣、設計檢測、國防安全、資安檢測/管理等領域。



圖三 : 台灣國防產業發展協會(TW DIDA)特別前往台灣無人機產業聚落,參訪嘉義亞創中心、雷虎科技、經緯航太及漢翔航空。(source:漢翔航空)
圖三 : 台灣國防產業發展協會(TW DIDA)特別前往台灣無人機產業聚落,參訪嘉義亞創中心、雷虎科技、經緯航太及漢翔航空。(source:漢翔航空)

無人機開拓出口市場 首要留意監管法規

然而,考量台灣內需市場畢竟有限、製造業出口導向的特性,無人機勢必還須積極開拓出口市場。周暐程認為:「基於現今環境、政策牽動海外拓展方向,各國在技術應用上推新求變,正顯現台灣切入國際市場機會。」業者務必要遵循各國領先的國際標準、進出口管制及監管法規現狀、認證調適,先克服飛安、資安、環安等關卡,進而建立有效可行的商業模式。


例如歐盟持續推進「無人機空中交通監管服務(U-space)」,便定義為一套數位化、自動化監管服務程序,以支援大量無人機採取安全、高效率、可靠模式進入城市交通空域(UAM),自2016年起逐步執行無人/有人機安全共享空域規章(CONOPS),並依時程分為:


1.基礎服務(U1,2019年):先提供產業電子註冊及識別、電子圍籬工具;


2.先期服務(U2,2021年):支援建立無人營運所需飛行計畫、飛行許可及追蹤、空域動態追蹤與程序;


3.進階服務(U3,2025年):針對在人口稠密區執行無人機作業,包含空域容積管理、無人機衝突監測、感測與避障服務;


4.全方位服務(U4,2030年):透過無人機空域管理服務介面與有人機全面對接,從而實現無人/有人機自動化、數位化通訊對接和相容性。


根據DII統計2022年全球商用無人機市場整體規模約304億美元,其中以亞洲市場占比近4成、約119億美元為首,又以中國大陸廠商DJI、XAG、JOUAV在硬體製造成本上掌握優勢;馬來西亞商Aerodyne、日商Terra Drone在全球遙測服務分居一、二名。北美市場占比27%、約81億美元居次,由美商Zipline、Wing在物流運輸服務應用搶占先機;歐洲市場占比22%、68億美元,排名第三。


創造差異化價值 提升無人機產業競爭力

因此,周暐程也強烈建議台灣商用無人機廠商進軍國內外市場,務必要善用台灣產業優勢,進行有效市場/產品區隔。包括掌握全球競爭力的電子、半導體與資通訊產品研製能力,以及高素質的研發工程人力、豐富製造管理與成本控制經驗,高度重視品質控管,將有助於建構本地無人機零組件供應鏈,保障生產穩定性。


從而具備可靠的商業信譽及客戶配合度、快速應變彈性,使台灣無人機製造享有較高性價比。得與國內外廠商合作,研發客製化無人機晶片、零組件、模組、馬達等,掌握國際客製化零組件、整機與系統應用需求的商機。


例如因應現今全球已興起新一波無人機國際賽局,未來無人機將結合感知預測、通訊及飛控等跨領域技術,應用日益多元豐富。各國廠商也會著重於產業技術主流,將布局目標影像檢測/辨識/追蹤及測繪、機群自主協作管理等技術,延伸至飛行控制/調整、導航/路徑規劃、自主控制/決策、避障,分別導入在巡/監/檢測(輕/中負載+相機、光達)、電力、物流及農業、建築、搜救(大負載+酬載次系統)等應用領域。


伴隨技術革新及應用界限突破,逐步導入無人車/機/船切換模式新技術,實現「一機多用」目標,創造新應用商機。其中軟硬體規格將視應用情境需求而定,各國也同步調整供應鏈來源。台灣因為擁有半導體、資通訊產業利基,可應用無人機生產製造整合能力與國際合作創新,加速拓展海外市場,深耕台灣無人機產業國際競爭力。



圖四 : 因應現今全球已興起新一波無人機國際賽局,未來無人機將結合感知預測、通訊及飛控等跨領域技術,應用日益多元豐富。
圖四 : 因應現今全球已興起新一波無人機國際賽局,未來無人機將結合感知預測、通訊及飛控等跨領域技術,應用日益多元豐富。

探索無人機創新應用 台廠盼國家隊作莊

目前也有許多國家隨著無人機技術不斷突破,開始擴大應用在不同領域,例如台灣在公共部會對於安防監控、工程服務、航拍服務及精準作業等應用需求已開始浮現。於交通部已公布《2021年交通科技產業政策白皮書》裡,也已公布2025年台灣無人機於交通領域應用發展的里程碑,將著重於國際同樣重視的橋梁檢測及物流運送兩大主軸。


台電則將無人機導入「電塔巡檢」應用,透過工研院提供的「行動智慧地面站」整合方案,結合了汽車、無人機、操控無人機的導控艙,和存有備用電池與水的補給艙,能在未來更符合實際應用。其中智慧地面站,可視為一站式任務的行動基地,當設定好飛行任務讓無人機依航線自動飛行,並配合自主開發的影像辨識及追瞄控制模組,使無人機可全程以自動化的方式清洗礙子。


工研院為了滿足電力公司的作業規範與飛行的穩定性,開發6軸6槳的多旋翼無人機,搭載雙軸伺服馬達所控制的噴水模組,使用Pixhawk的飛行控制器、6組40吋槳葉的電推模組,總推力達230kg,最大總起飛重量(MTOW)為125kg。機身採用高強度、輕量化,30公斤的碳纖維材質。


同時採用基於追瞄系統無人機及智慧地面站的「高壓電塔礙子自動化清洗」的整合系統,利用生成對抗網絡(Generative Adversarial Networks;GAN)和電腦視覺運算,進行礙子分割和辨識;運用幾何投影,將礙子逆向傳送到3D座標中,提供雙軸伺服噴灑模組作即時運動控制,此影像辨識精準度能達到95%以上。


結語


圖五 : 建議台灣無人機廠商須聚焦「非紅」供應鏈需求,爭取建立國內外零組件/模組安全供應鏈,客製化載具研發設計製造、銷售應用實績,成為台廠未來進軍國際市場的商業口碑。(攝影:陳念舜)
圖五 : 建議台灣無人機廠商須聚焦「非紅」供應鏈需求,爭取建立國內外零組件/模組安全供應鏈,客製化載具研發設計製造、銷售應用實績,成為台廠未來進軍國際市場的商業口碑。(攝影:陳念舜)

最後周暐程指出,因為無人機產業內需外銷需求齊發,增進國際能見度,且看好未來隨著安防監控、工程服務、航拍服務及精準作業等公部門應用商機浮現,業者將利用包括:能源、交通、工廠設施巡檢;山區、偏鄉、離島物資運補;區域改善與應變;農林漁牧作業等本地專案,為國際拓展暖身。


同時建議台灣廠商須聚焦「非紅」供應鏈需求,善用台灣半導體、資通訊等產業優勢,延伸至無人機系統整合製造,帶動國內外訂單;並順應各國進出口管制措施,避免使用大陸製零組件。進而厚植無人機產業自主能量,爭取建立國內外零組件/模組安全供應鏈,客製化載具研發設計製造、銷售應用實績,成為台廠未來進軍國際市場的商業口碑。


**刊頭圖(攝影:陳念舜)


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