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等待春燕 工具機業逆風而行
數位+綠色雙軸轉型創新局
[作者 季平]   2024年02月25日 星期日 瀏覽人次: [2181]

2023年12月工具機出口金額僅約2.09億美元,已連續11個月呈現負成長,陸續傳出工具機廠關廠或放無薪假的消息,許多業者咬牙苦等春燕。雖然機械設備產業1月出口值以美元或新台幣計價已終止先前的連17黑,但工具機出口值仍呈負成長,尚未脫離谷底。


2022年迄今,通膨、升息、戰爭、能源危機等黑天鵝影響全球景氣,台灣總體經濟自然受到影響,其中,機械業出口連續17個月負成長;2023年12月工具機出口金額僅約2.09億美元,已連續11個月呈現負成長,陸續傳出工具機廠關廠或放無薪假的消息,許多業者咬牙苦等春燕。雖然機械設備產業1月出口值以美元或新台幣計價已終止先前的連17黑,但工具機出口值仍呈負成長,尚未脫離谷底。


關稅總局資料顯示,2023年台灣全年總出口值約4,324.8億美元、年減69.4億美元、衰退幅度達9.8%,其中,機械業出口值約294.68億美元、年減347.80億美元、衰退幅度達15.3%;2023年台灣全年總進口值約3,519.2億美元、年減761.6億美元、衰退幅度達17.8%,其中,機械設備進口值約468.44億美元、年減615.34億美元、衰退幅度達23.9%。


進一步檢視,2023年台灣工具機出口總額為25.99億美元,較2022年同期減少14%;進口總額為5.93億美元,較2022年同期減少34%。其中,金屬切削工具機產品出口金額為22億美元,較2022年同期減少13.3%,金屬成型工具機產品出口金額為3.95億美元,較2022年同期減少17.7%。


至於2023年台灣工具機關鍵零組件出口總額為14.93億美元,較2022年同期減少24.7%;進口總額為1.77億美元,較2022年同期減少31.3%。2023年台灣工具機出口前十大國家依序為中國(含香港)、美國、土耳其、印度、荷蘭、德國、義大利、越南、泰國及日本。



圖一 : 2023年台灣工具機關鍵零組件統計。(source:台灣工具機暨零組件工業同業公會)
圖一 : 2023年台灣工具機關鍵零組件統計。(source:台灣工具機暨零組件工業同業公會)

2023年12月工具機出口金額僅約2.09億美元,與去年同期相比為-19.8%,已連續11個月呈現負成長,且第四季負成長幅度多半高達20%。另一方面,日本工具機與台灣具高度競爭關係,日圓持續貶值也對台灣工具機出口造成一定的壓力。2024年開年即傳出,配合美國拜登政府加強對俄羅斯經濟制裁,禁止台灣工具機銷往俄羅斯及白俄羅斯,而未來工具機銷土耳其需先填具出貨地點才能取得出口許可。由於土耳其是台灣工具機外銷前五大市場,此舉對台灣工具機業者影響甚鉅,而中國可能取消ECFA早收清單優惠措施的烏雲罩頂,對業者來說不啻雪上加霜。


台灣工具機暨零組件公會(TMBA)理事長陳伯佳認為,這波不景氣可能要持續到2024年第三季方能迎來春燕。不過,即便迎來春燕,市場可能重新洗牌,甚至出現整併潮以及結構性調整。值此之際,反而不應悲觀,而是運用數位科技適應市場與環境變化,才能持續維持競爭力。


逆風中展韌性:數位轉型+綠色轉型

工研院於2023年提出工具機四大主要技術趨勢:綠色與低碳化、數位技術普及化、製程複合化,以及結合機器手臂發展。工研院產科國際所組長岳俊豪與陳佳盟博士指出,淨零排放議題全球熱議,企業在推動碳中和的過程中,不只從設計端開始規劃,產品製造端也要配合綠色製造,以工具機來說,包含馬達、潤滑或冷卻等零組件的用電量設計都要一併修改。數位技術普及化首重數位分身(Digital Twin),可以在資訊化平台內類比物理實體、流程或者系統,透過資訊化平台了解物理實體狀態,甚至可以控制物理實體中預先定義的介面元件。


至於製程複合化指的是多軸化(四軸或五軸)與複合加工,也是當前工具機的重要發展趨勢。透過不同加工方式與多種積層製造,可以持續對工件進行加工甚至線上量測,有助減少工件上下料時間,同時避免不同機台間裝卸工件而導致加工精度變差。此外,透過標準化、自動化、智慧化、數位化的技術應用,可以達到在地生產、減少物流與進出口成本的目標,而工具機整合機器手臂的應用結合製程則有助提升整體系統效益,還能解決勞力短缺問題。


精密機械研究發展中心(PMC)指出,數位製造的第一步是要聯網。過去,製造業在舊有設備的生產管理中高度仰賴人力與紙本作業,成本過高,而舊有機台設備數位聯網化可以有效提升資訊蒐集及處理效率。以工具機製程履歷數位化解決方案來說,就是將過去工具機製程中的紙本記錄資料轉化為數位資訊,透過數位化管理減少人為誤差與資料傳輸時間,而製程資料可追溯、分析及再利用的特性,有助提高工具機製程效率。德川機械在導入PMC MeSure數位生產履歷系統後,透過資料庫數位化幾何精度分析與QC分析掌握生產流程即為一例,同時還能降低人事與紙張消耗等成本。


除了數位技術普及化、製程複合化、機器手臂結合智慧倉儲等趨勢發展,工研院、TMBA與PMC均認為,低碳及碳中和議題持續發酵,隨著淨零碳排目標逼近,多由鑄鐵構成的工具機結構若能在設計階段即降低結構重量,將有助減少生產、製作、運輸及使用過程產生的二氧化碳排放量,透過綠色製造提高工具機產品的優勢。


TMBA近年來積極推動數位轉型及綠色轉型雙引擎,希望協助國內工具機與零組件業者數位轉型,強化產業鏈韌性與永續競爭力。為推動供應鏈綠色轉型,TMBA自2023年第四季起推動「產品類別規則(PCR)」,按工具機主要產品別分類,初步鎖定六大類別:綜合加工機、車床、鑽床/搪床/銑床/攻牙/螺紋、磨床、沖床、放電/雷射,建立具有公信力的工具機碳足跡計算範疇與規則。


此外,TMBA已和產業發展署、全國工業總會共同建置國內第一條工具機減碳鏈,鼓勵國內工具機與零組件大廠投入減碳產業鏈,包含東台精機、台中精機、永進機械、協易機械、上銀科技、源潤豐、逢吉工業等業者,加速工具機產業綠色轉型。


綠色工具機的數位減碳應用

綠色製造與數位轉型結合,可以加速落實減碳目標,如透過IoT與感測裝置取得工廠碳排量資訊;透過AI取得最佳低碳生產方案;透過自動化工具(如AGV/AMR/機械手臂)提升能源效率;透過雲端儲存資料以減少機房碳排量。


工研院產科國際所產業分析師陳侑成指出,綠色工具機已成為新的市場商機,建議業者切入符合低碳排機種的作法,如提升馬達、齒輪、減速器或潤滑及冷卻系統等零組件效能,加強散熱,以及減少加工過程的摩擦與耗損,或者開發可回收複合材料。以工研院的熱固纖維複材回收技術為例,這項技術相較於傳統電熱爐加熱回收法,約可減少20-40%的能耗,回收過程不會產生有害氣體,而回收碳纖維成本較原生碳纖維降低60%以上。此外,導入AIoT、數位分身(Digital Twins)等科技有助虛實整合,強化加工精度、製程與能源監控及產品整合,減少資源浪費。建立廠區能耗管理、製程優化或建置綠色能源發電系統也是導入數位科技,踏入綠色製造的方法之一。


不少業者加速綠色製造進程,如永進機械已取得ISO14955綠色工具、ISO14064溫室氣體盤查、ISO50001能源管理等認證,該公司與十八家協力廠合作,從碳盤查開始,進一步思考如何減碳,比方從產品設計或工具機專業鑄造廠、加工廠或周邊零組件切入,或提出製程設備、採購設備方面的減碳改善方案,積極推動減碳工廠,預期每年可因此降低10%的碳排放率。


永進機械也積極數位轉型,透過自行研發的i-Direct智慧生產管理系統控管生產與流程,該公司的供應鏈管理已達資訊透明化,因此供應商可以掌握永進機械的生產及訂單狀況,反之,永進機械也能同步掌握供應商的生產及交貨資訊。



圖二 : 永進機械自行研發的i-Direct智慧生產管理系統。(source:永進機械)
圖二 : 永進機械自行研發的i-Direct智慧生產管理系統。(source:永進機械)

2018年底取得國際標準ISO 50001能源管理系統驗證、2019年完成「碳足跡盤查」的東台精機則是將自己定位成「工業醫生」,提供智慧製造與節能減碳服務。東台希望協助客戶花最少的能源就能使用工具機,而且生產過程產出的耗材、廢棄物最少,因此從產品設計著手,提供低碳解決方案,比方機台輕量化設計,將耗能最高的6噸「底座」鑄件縮減為5噸,降低材料用量;機台軟體配備用電監控、碳排換算等功能,有助客戶掌握碳排量;透過數位分身打樣以達節能目的。



圖三 : 東台智慧製造系統主畫面。(source:東台精機)
圖三 : 東台智慧製造系統主畫面。(source:東台精機)

CNC車床大廠台灣瀧澤科技推出的新一代雙主軸雙刀塔車銑複合機FX-1500系列、新世代高經濟型雙主軸車銑複合機NX-2000系列、新世代進化型立式車削中心機VTL-760系列等智慧新機,具備可視化和分析能源消耗的智慧能源監控系統,具有減碳、省油、省電的效果,在落實淨零目標之餘,也能減少能源消耗和廢棄物產出。



圖四 : 台灣瀧澤科技推出的FX-1500雙主軸雙刀塔車削中心。(source:台灣瀧澤科技)
圖四 : 台灣瀧澤科技推出的FX-1500雙主軸雙刀塔車削中心。(source:台灣瀧澤科技)

隨著數位轉型與數位技術蓬勃發展,將出現更多結合自動化與工業物聯網(IIoT)所設計的工具機,而智慧工具機搭載智慧CNC系統和AI系統,除了在生產時輸出各項製程數據,還能進行自動化處理,透過機器學習改善生產過程;可視化資訊則能縮短設置流程與生產週期、簡化設備操作難度。Mazak開發的MAZATROL SmoothAi CNC即為5軸加工和多工設計的專用CNC,搭載的AI控制裝置有助管理生產數據、CAD/CAM軟體,以及程式、加工、刀具和座標等龐大的數據資料及參數。


3月底即將登場的「台灣國際工具機展(TMTS)」即以數位轉型與綠色轉型為主軸,結合數據分析及雲端計算、資源再利用及區塊鏈技術等十大元素,提前展示工具機的未來趨勢,參展業者包含程泰集團、永進機械、台中精機、友嘉集團、東台集團、台灣瀧澤、百德機械、三鋒機器、上銀集團、哈伯精密等,該展的接單狀況也會是觀察景氣走向的重要指標。據了解,TMBA於展中將舉辦綠色工具機節能標章評鑑,希望藉此鼓勵國內業者積極投入綠色節能技術研發與應用、導入國際節能標準 (ISO),提高國內業者投入綠色技術或綠色製程的意願,及早完善工具機綠色供應鏈的建置。


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