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迎向全球供应链重组浪头 半导体领航上下游转型布局
[作者 陳念舜]   2021年09月28日 星期二 浏览人次: [1751]

回顾2021年上半年因为连续的天灾人祸,不仅先後造成各国汽车、3C产业晶片荒未解,纷纷启动重组计画。台湾身为全球代工产业链一环,则可??逐步透过数位转型,藉半导体龙头产业带头,引领产业上下游与生产基地分散布局!


自从2021年初因为欧美各国施打疫苗逐渐普及,经济短暂复苏,曾造成欧美汽车业率先出现车用晶片缺料潮之後,如今各国都以经济安全为由,纷纷启动了供应链重组计画,一旦失控,後续也难免出现供过於求的现象。台湾身为全球代工产业链一环也不容轻忽,理应了解此对於台湾的经济意涵及影响,除了有半导体产业首当其冲,还可能波及上中游关键零组件与精密机械发展,亟应透过数位转型手段妥善调控。


中华经济研究院WTO及RTA中心资深??执行长李淳指出,当欧美正率先检讨其全球供应链重组过程,虽促使台积电不得不分散布局美、日、欧制造,但近来其创办人张忠谋在出席APEEC高峰会时,也不忘坦诚:「过去数十年来的自由贸易,促进半导体产业链越复杂的技术,就会往境外发展。反观如今,各国试图让时光倒流恐不切实际,投入大量资金及人力却收效甚微,即使自给自足虽有意义,却还须配套措施。」


李淳进一步分析,目前会引发欧美检讨供应链的3大主因,分别为:


1. 竞争力与就业,70年来供应链外移,已造成美国制造空洞化,流失就业机会;


2. 疫情造成断链,包含欧美许多囗罩、医材、原料药都缺乏本地产能,而仰赖中国大陆、印度等地集中进囗来源;


3. 欧美与大陆关系改变,过去3年来已非战略夥伴,而视为竞争对手。


认为国家安全的经济面向取决於所有权及供应链依赖程度,因此无法忍受经济命脉落脚於外,包括美国约90%逻辑IC皆由亚洲代工的半导体来源僵固,势必分散来源(where)及对象(who);欧洲也为此推动「开放式战略自主政策(Open Strategic Autonomy)」、市场导向的产业联盟,促进投资研发。



图1 : 当欧美制造业回流,首当其冲的台湾除了调整生产地点,还要留意如英特尔代表的供应链民族主义。(source:pbs.twimg.com)
图1 : 当欧美制造业回流,首当其冲的台湾除了调整生产地点,还要留意如英特尔代表的供应链民族主义。(source:pbs.twimg.com)

「对台湾而言,供应链结构改造已无法避免,应更特别关注欧美制造业回流的冲击!」李淳说,所幸现仅集中於关键的先进、脆弱、枢纽产业,而非全面回流,台湾首先面临的是调整生产地点,而不是供应地位,所以开始局部调整原来集中大陆为世界工厂的生产架构之外,还要留意如英特尔代表的供应链民族主义。


上银转型有成 布局质量均升市场

上银科技公司董事长卓文恒也呼应,近3年来供应链业者的确受到美中贸易战与疫情冲击,加上大陆劳动成本攀升,推动产业链变迁。上银针对半导体产业所开发的晶圆机器人、EFEM设备,以及晶圆曝光/瑕疵检查设备所需线性马达、奈米级定位平台等,也受惠於去年帆宣、均豪等半导体设备需求火热,来自美、韩及两岸在手订单度都至少超过半年,虽然蒙受缺料、交期延挎之苦,所幸有效分散原料与生产基地,强化供应链韧性,现已逐步获得??解。


同时布局全球,持续提供在地化服务需求,卓文恒表示,继今年五月日本神户厂动土後,上银年底也将在义大利扩建新厂,落实在世界各地分散制造;另由德国厂,供应欧洲80%以上滚珠螺杆、单轴机器人;与英国迈萃斯策略联盟,在当地生产齿轮/蜗杆蜗轮磨床;在以色列研发制造半导体设备致动器;大陆苏州厂投入线性马达後段制程。2015年在新加坡设厂取得Made in SG产证,将更方便布局东南亚市场,吸引来自大陆外移厂商,并提早享受未来RECP零关税红利。


即使这两年来受到疫情影响,改变人类思维与生活模式,全球多产业链开始从集中整合的「长链型」蜕变成为多点分散的「短链型」布局。例如针对疫情促成各国从以往只买囗罩,到开始引进整线囗罩生产设备,上银也利用於精密机械基础,投入囗罩国家队快速供货,至今也加入美国、印度呼吸器,以及南韩、新加坡PCR检测相关设备供应链。



图2 : 上银针对半导体产业所开发的晶圆机器人、EFEM机台等,受惠於去年半导体设备需求火热,来自美、韩及两岸客户的在手订单都至少超过半年。(摄影:陈念舜)
图2 : 上银针对半导体产业所开发的晶圆机器人、EFEM机台等,受惠於去年半导体设备需求火热,来自美、韩及两岸客户的在手订单都至少超过半年。(摄影:陈念舜)

值得一提的是,由於大陆率先摆脱疫情,经济复苏导致劳力短缺,促进工资上涨,也加速当地工厂自动化,才能留住企业,使之机械设备产业质量均升,在今年出囗量首度超越德国居冠;而且对於高阶五轴加工机制造设备、DD马达旋转工作台和智慧螺杆等关键零组件更容易接受,所以进军5G、半导体、面板等产业,仍是上银的重点市场。


但卓文恒也强调,未来台湾仍应在智慧制造领域加速研发升级,才不会发生像智慧手机产业这样扶植起红色供应链取而代之。不能再像过去单纯卖标准机,只透过代理/经销通路,无法直接了解终端消费者的领域知识(Domain knowledge)需求,还要加入整体解决方案,提供包括加工程式、刀具、材料及打样服务。


工研院打造人性化工厂 启动3大核心变革

工研院机械所工业物联网技术组组长吴志平提及,现今台湾机械中小企业运用从设备到产线等OT新科技,进行智慧制造的案例。他认为目前被誉为地表最强的智慧工厂台积电(TSMC),也要首先归功於投入庞大资金来引进硬软体到位,同时制订了原料、载具、制程标准化,降低让设备厂商快速进入的门槛;并利用设备通讯的语言标准化,可与ERP系统顺畅沟通。



图3 : 台湾中小企业以少量多样化生产为主,自动化/无人化工厂的成本效益不见得划算,所以工研院转向协助人性化智慧工厂升级,达到最大性价比。(摄影:陈念舜)
图3 : 台湾中小企业以少量多样化生产为主,自动化/无人化工厂的成本效益不见得划算,所以工研院转向协助人性化智慧工厂升级,达到最大性价比。(摄影:陈念舜)

至於未来可能驱动制造业革命的2大新科技力量,概分为5G、AI。其中5G对於智慧工厂虽非必要,却会改变其整体样貌,打破传统由下而上的系统架构。吴志平认为:「未来智慧工厂自动化的非金字塔型架构,将具备分散式服务功能的3大特色,包含去中心化(Decentralized)、分散式(Distributed)、可重构(Reconfigurable)。让设备进化得以解脱,从有线到无线、从单机联网到万物互联,而在厂内自由移动。


AI的快速发展,则足以拉平技术差距,降低後进者的门槛,以形成更强的竞争力,也提供台湾一个弯道超车的好机会。吴志平表示,若从麦肯锡(McKinsey)智慧制造价值驱动力的8大面向中,选定从AI技术导入来开发创新的机械与制造技术,提升应用产业的制程优化、设备使用率、劳动生产力,降低品管及库存成本。例如在故障预诊断面向,便由工研院协助提升设备使用效率,利用深度学习特徵生成与故障预测、扩增实境维修可视化与跨机台诊断,进行传统统计/故障肇因分析。


吴志平指出,尤其因为台湾中小企业以少量多样化生产为主,工厂全面自动化/无人化的成本效益不见得划算,所以工研院转向协助人性化智慧工厂的人、机、料、法4大生产要素升级,达到最大性价比的人机协同作业。


其中的「智慧机械」与物料、管理相关,并通过自动化串接,主要差别在於多了物(机)联网来搜集资讯,再经过制造系统整合平台,利用AI分析大数据来找出隐藏的关联性叁数;机器人/AGV也可与SCADA联网,实现生产线品质最隹化。藉此让人的角色淡化又不容易出错,由操作者/劳动者变成决策控制者与流程管理者,摆脱繁琐及重覆作业,提高员工价值。


同时启动3大核心变革,即经由软体形塑「资料流自动化」,以MES+营运战情中心为基础,充份掌握生产线上各工站营运状况,不必像过去须耗时整合数据,既节省人力又容易管理,进而调度APS先进排程,让人员进行智慧判断。接着才是导入机器人、AGV等硬体设备,系统整合人机沟通,以促成生产作业自动化,取代人员低效作业,虽然所费不赀,却可在相对短期内见效。


最後重点是在花费心力整合软硬体文化,却常被忽略的精实管理自动化,不必等到主管、老板提醒改善,就能透过AI分析大数据,来实现从自动化向智慧化演进的两阶段变革,并做出正确决策。


智慧机械云落地 连结国际加速普及化

近年来为了加快台湾中小企业数位转型脚步,工研院也协助发展智慧机械云以促进智慧功能普及化,实现应用服务愿景,包含提供设备与制造业者关於生产、维护、制造等多元化服务,让业者迈向数位转型的第一哩路,至今已导入金属切削/冲压加工、塑胶射出成型、纺织、电子设备等产业。


目前工研院也制定智慧机械云2大执行策略,协助设备业者建立转型数位服务的系统整合(SI)能量;并打造制造云服务生态系,业者只要透过串接云端供应链或下载App软体,逐步提供数位化、数位优化到数位转型等服务加速普及,即除了销售单机设备之外,还能融入软体、服务加值,终端客户也能在店中店取得一次购足的解决方案,共同提高产业竞争力。


值得一提的是,过去这类服务往往被视为由官方、法人主导开发,唯恐不利於台湾身为全球供应链体系一环,出囗导向产业将难以在国际市场上竞争?如今也由工研院智慧机械科技中心在台中建立智慧制造试验证场域,与软体商达梭系统(Dassault Systemes)合作打造智慧机械云平台,对外促成大厂与国际接轨,进行协同开发工程;对内落地协助中小企业,降低技术与资金门槛,执行供应链管理数位转型。



图4 : 由工研院智慧机械科技中心建立智慧制造试验证场域,对外促成大厂与国际接轨;对内落地协助中小企业,降低技术与资金门槛。(source:moea.gov.tw)
图4 : 由工研院智慧机械科技中心建立智慧制造试验证场域,对外促成大厂与国际接轨;对内落地协助中小企业,降低技术与资金门槛。(source:moea.gov.tw)

在日前於线上举行的「达梭系统3D体验周」期间,工研院智慧机械科技中心组长罗佐良表示,近期因为疫情造成台湾出囗导向的制造业交期延挎,或难以跨国调校、验收,工研院便透过机联网结合达梭系统的AR/VR系统,减少影像後处理时间,支援远距技术服务;同时受惠於零接触需求,将大幅加速智慧自动化等数位转型趋势,也能藉此在台湾生产体系导入智慧化元素,让人不必频繁接触,即可维持正常生产及营运。


罗佐良指出,该智慧机械云平台已於今年6月正式开放业者上线申请使用,强调可支援各种App在任何机上盒(SMB)相容使用;并与达梭系统3DEXPERIENCE平台无缝结合,使用AR/VR装置、打造客制化人机介面,加速实现智慧制造。放眼未来,工研院将致力加强「控制服务」能量,透过模拟分析软体,掌握机器、材料、刀具和产线物理特性,实现首次加工就是成品,最终能让台湾厂商逐步从大批量生产朝向大量客制化转型!


**刊头图(source:techpowerup.com)


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