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垂直整合工具机建构智造基础
电动车智慧化成致胜关键
[作者 陳念舜]   2023年12月28日 星期四 浏览人次: [4235]

回顾2023年美商特斯拉(Tesla)带头削价竞争以来,不仅造成自家营收、获利锐减;更逢美国升息抗通膨政策,只能加入通用、福特等传统车厂暂缓扩产。反观中国大陆车厂则在此时,四处攻城略地,其中致胜关键便在於高效垂直整合与智慧化,也值得以汽车制造为主力客户的台湾工具机业借镜并提早布局。



根据工研院产科国际所在2023年底剖析全球汽车整车暨电动车产业时指出,基於现今全球电动车销量在各国设定净零减碳目标下持续成长,传统汽车大厂在补助不变,也陆续规划降价推出新款电动车之下,电动车占整车销量比重仍可??成长超过25%,快速提升全球电动车普及率於2023年突破2,000万辆水平,其中纯电动车46.0%占比领先混合动力车的36.4%,但两者差距缩小1.6%。


市占率则由大陆、美国、日本依序为电动乘用车单国销量前三位,但日本与美国差距已从3.3%缩小为2.6%,後追者持续侵蚀最大品牌Toyota市场市占,BYD集团有??紧追甚至首度小幅超越丰田;Tesla则以小幅差距紧跟BYD後,并拉开与第四位现代-起亚集团的市占差距。


随着全球电动车普及率快速提升,优质平价中小型房车将为全球重要战场,亦可预见控制成本能力成为竞争胜出关键要素。工研院产科国际所经理谢????即建议台厂:「在车辆产业布局策略上,可朝强化三电核心、扶植新创车厂、建置测试验证环境、定位车款特色及对应未来情境等面向开展。」


业者应可思考搭配电动车产业链上中下游优质厂商及联盟,如MIH、TADA、台达电及和硕等;以及传统车厂供应链管理及成本管控经验,研发布局台制优质平价特色车款,积极开拓电动车整车、零组件及模组等产品出囗商机。



图一 : 全球电动车销量与各车型对比(source:Marklines/工研院产科国际所)
图一 : 全球电动车销量与各车型对比(source:Marklines/工研院产科国际所)

工研院??总暨产科国际所长林昭宪也在2023年底举办的「预见大南方 展??新经济-南台湾产业策略论坛」上表示,随着电动车趋势浪潮来临,带动国际车厂积极转型,加上各国政府推出各项电动车补助,全球电动车销量成长可期。


然而,据经济部统计台湾汽车零组件业历年投入研发经费自2018年後不增反减,2018~2020年平均每家厂商约减少625万元研发经费。工研院也为此,针对2024南台湾产业发展,提出「传产维新」、「跨域革命」两大策略,建议将南台湾既有具竞争优势的汽车和零组件产业应用,转向电动车市场的传产维新。


其中随着电动化和智慧技术的发展,汽车已经从成熟的工业产品过渡到不断迭代的技术产品,因此汽车制造商必须迅速提高其软体和硬体能力。但美商Tesla掀起的价格战,将对较小型车企形成持续的挑战,使更多的汽车制造商过度专注於降低成本,恐会导致对於新技术的投资减少。


反观当前陆系电动车业者在2015年後加速推动电动车发展,於新冠疫情3年期间,原本经营陷入困顿的比亚迪、「造车新势力」的蔚来等,均成功打造自主产业链并积极出海,谋求更大的利润与市占率,估计比亚迪今年前3季产销距离全球电动车龙头特斯拉仅半步之遥,有??在年底问鼎全年产销宝座,对於美欧日老牌强权带来压力。


新能源车竞逐全球市场 垂直整合智慧化成关键

例如过去Tesla在制造方面便具有独特的创新思维,也成功利用义大利公司(Idra)推出的Giga Press一体式压铸机,以6,000~9,000吨的挤压力道制造Model Y,从而降低造车的复杂度与时间、成本。目前还正评估以新一代Tera Press压铸机,将可直接承受16,000吨以上的锁模力制造更大零件。



图二 : Tesla在制造方面具有独特的创新思维,也成功利用义大利公司(Idra)推出的一体式压铸机,有效降低造车的复杂度与时间、成本。(source:s3.ifanr.com)
图二 : Tesla在制造方面具有独特的创新思维,也成功利用义大利公司(Idra)推出的一体式压铸机,有效降低造车的复杂度与时间、成本。(source:s3.ifanr.com)

然而,一般传统的汽车底盘大约有400个零部件组成,强调可让车辆更轻且安全、容易维护。如今若要打造成可以承受超大压力的机器成本,其实相当高。目前压铸机具有很高的技术门槛,设计和生产难度将随着锁模力提升而倍增,Tera Press直到能真正投入生产前,必须经过多次修改,而每次都会耗费巨额成本;加上後续车身难以保险、维修等问题,都会是Tesla要头痛的地方。


於2008年成功并购Idra的力劲科技集团,则号称为全球拥有最高锁模力应用技术的公司,智能压铸单元在短短3年内实现锁模力从6000吨、9000吨到16000吨的进化迭代。即因拥有先进的铸造工艺和更强的锁模结构,搭配打料、快速换模系统;并透过LK-NET云压铸网路管理系统,支援OPC-UA、Profinet、Modibus TCP/IP等通讯协定,将在更大尺寸的汽车一体化压铸结构件制造领域,获得更广泛的应用。


目前压铸场景已从轿车後舱到MPV後舱、SUV前後舱,直到基於新技术的电池托盘和正在探索的A00级的汽车底盘一次成型,将覆盖至A0-C级与SUV等车型,推动汽车压铸零部件朝大型化及整合方向发展,引领汽车制造业降本增效及轻量化趋势。最近更宣布将与哪吒汽车协同开发20000吨超大型压铸单元,有??将一体压铸场景拓展至B级车,以及更大尺寸车型的整个车身底盘,进行全方位深度战略合作。


工具机延续金属加工利基 兼顾新创与传统车厂需求

但过去传统车厂采「一条龙」运作,涵盖行销、服务、设计、生产,车厂相关从业人员需重新适应。未来台湾工具机产业仍须和通用GM、福特这些传统车厂合作,追赶特斯拉,」一但有成功案例出现,才能够顺利打开电动车制造外包市场。否则,如同过去曾看好在车用电动辅助转向系统(EPS)发展的上银科技,也坦言因无法得到传统车厂及供应链厂商信任,在最近几场法说会上已绝囗不提。


惟如传统汽机车零组件、模具等制造产业,约占台湾工具机应用市场40%以上,随之所需的工具机的泛用机种增加,各国出囗主力仍为综合加工中心机,近年来则分别面对前有日系机种向下延伸侵蚀;後又有大陆、南韩制造机种在所谓「高性价比」市场短兵相接。但根据台湾工具机暨零组件公会最新统计,今年前3季(1~10月)台湾工具机出囗大幅衰退(12.3%),已自排名第五落居第七名,即使在有「亚洲底特律」之称的东南亚市场,也难以追上大陆、日本在当地布局。


如台湾的协易机械主力产品,包含可高达2,500吨锁模压力的伺服与机械冲床,60%集中於汽车零配件供应商,近年来更加入伺服冲床、智慧冲压管理系统,以及整合自动化周边设备,持续推动节能减碳能力。


同时配合电动车要求轻量化,也加速了包括高张力钢板(HSS/AHSS)、铝镁合金、碳纤维复合材料的开发和应用发展,较传统钢材复杂且更需要伺服成型,如何确保冲压件精度以及冲压线生产力是重要课题。


例如目前用来支撑刹车盘和固定刹车卡钳的制动器托架,通常是以轻量化的金属材料制成,可承受在刹车时产生的高压力和热量,还必须具有足够的强度和刚性,确保在刹车时能够正确地夹住刹车盘。由於伺服冲床的冲压曲线叁数可弹性设定,协易便展示其在难成型轻量化材料方面的复合成型优势,改用冲压工法取代铸造,将引伸及滚齿等制程设计於两套模具当中,并以伺服冲床进行生产,同时提升成品精度及生产效率。



图三 : 协易机械主力产品包含可高达2,500吨锁模压力的伺服与机械冲床,60%集中於汽车零配件供应商(source:zh-tw.seyi.com)
图三 : 协易机械主力产品包含可高达2,500吨锁模压力的伺服与机械冲床,60%集中於汽车零配件供应商(source:zh-tw.seyi.com)

此外,台湾??泽科技公司则受惠於母公司日本??泽被电动车用马达、减速机、冲床大厂Nidec投资收购後,透过彼此进行技术与情报交流,加速Nidec实现2030年全球第二大工具机厂的愿景,也期待为??泽??注更多资源,强化营运、销售竞争力。


台湾??泽科技戴云锦便乐观看待集团与Nidec的合作,且强调Nidec的态度也相当积极,还会主动询问台湾??泽该如何提供协助,未来也不排除双方透过联合采购、零组件代工释单、产品开发、品管控制等策略密切合作,持续降低成本和提高综效。


最近Nidec更亲自派员来台,了解台湾??泽在加工设备、技术和品管能量是否足够?未来甚至可利用台湾??泽厂内已建置的2~7条智能自动化产线,不仅提高效率,也将生产履历上传云端,更有利於後续维运服务,将有机会协助Nedic旗下工具机厂加工多样少量工件。


在工具机本业发展上,台湾??泽自2020年量产上市、荣获2021年台湾精品奖,於2022年热销数百台的EX-2000YS高精度车铣复合机。即是采用内藏主轴设计,达到更精密的加工精度,同时提升轴向移动速度50%;并且经由正??内藏主轴设计,增强Y轴机能,近年来主要跟随电动车产业需求持续成长;利用安装大量感测器而更为聪明,具备温控、防碰撞、模拟切削功能,正在申请通过绿色智能工具机认证。


并将「模组化」的设计概念导入该机种,强调其规格弹性,能於单机同时展现多机种型态;得以更紧凑的机台尺寸,达到最隹生产能力与占地面积的比例,而获得学校青睐。透过与中兴大学合作,测试与搜集工具机心脏的主轴、螺杆、轴承等模组的大数据分析,以确保机台结构稳定可靠,进而提前预测何时该更换耗材,实现「零意外停机(Zero downtime)」。


同时搭配FANUC控制器的Digital twin功能,以及搭配台湾??泽自主开发软体介面,将能源消耗、稼动率监控一览无遗,方便判断良率、产能和效率,并持续更新进化,获得客户反映隹。同时采取稳扎稳打策略来保证服务品质,仅先在两岸提供客制化Turnkey Solution就近服务,於欧美以代理/经销单机为主。


藉此顺应客户对於单机/复合机种,或搭配工业机器人、刀仓(库)等不同需求。如在机台上,针对加工电动车充电端子、马达驱动轴等工艺时模拟、切换显示多工序不同的数据;再分别提供标准~客制化版本软体,用於教育训练留才育才,或未来派往欧美、东南亚地区支援服务。



图四 : 台湾??泽EX-2000YS车铣复合机导入模组化设计的概念,一台设备同时能展现多种机台型态,同时以更紧凑的机台尺寸,达到最隹的生产能力与占地面积的比例。(source:台湾??泽)
图四 : 台湾??泽EX-2000YS车铣复合机导入模组化设计的概念,一台设备同时能展现多种机台型态,同时以更紧凑的机台尺寸,达到最隹的生产能力与占地面积的比例。(source:台湾??泽)

图五 : 台湾??泽除了开发电动车加工所需硬体机台,也针对传统车厂或新创企业提供客制化多序显示及模拟等工艺。(source:台湾??泽)
图五 : 台湾??泽除了开发电动车加工所需硬体机台,也针对传统车厂或新创企业提供客制化多序显示及模拟等工艺。(source:台湾??泽)

另一家看好电动车发展的高明精机,也在2021年发表专为汽机车零组件与小型模具量身打造高速立式三轴加工中心机KMC-168CE,因应精密模具产业讲求高速高精度,将会产生大量的热导致机器热涨冷缩,所以在软硬体设计上,针对「抗变形」及「温控」做出大幅度的改善与提升。满足目前电动车将仪表板萤幕逐步从驾驶座、中置,一路延伸到??驾驶座的智慧座舱,而带来庞大的面板、模具等产品加工应用需求,已取得国外大厂订单,并期待切入Tire1大厂供应链。



图六 : 经高锋工业导入锻造自动调机软体,可以依照工具机动态性能与环境现况,提供最隹的操作设定导航,快速满足高速高精加工需求。(摄影:陈念舜)
图六 : 经高锋工业导入锻造自动调机软体,可以依照工具机动态性能与环境现况,提供最隹的操作设定导航,快速满足高速高精加工需求。(摄影:陈念舜)

为协助工具机业者切入高阶市场供应链,工研院近年来也持续开发可提升加工精度、效率与寿命更久的软硬体整合技术,推出可大幅提升4倍加工精度的抑振模组及锻造自动调机软体。此首创跨控制平台的自动调机技术犹如汽车导航器,将可依照工具机动态性能与环境现况,提供最隹的操作设定导航,满足高速高精加工需求。已由高锋工业导入开发高阶锻造轮圈加工应用系统,将锻造铝轮圈切削效能提高20%,并已售予台湾最大汽车齿轮传动零件公司,切入欧美及美系电动车龙头厂供应链,全方位投入布局高单价的锻造铝轮圈。


**刊头图(source:thedenveregotist.com)


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