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机械资讯 613 期

台湾机械零组件产业

发展现况与未来契机

文/张志祥
精密机械研究发展中心 协理
前言

  观察近年来机械产业发展历程,自摆脱2001年美国经济受到911恐怖攻击后所造成的全球经济大衰退影响之后,国内机械产业的产值像是脱缰的野马般一路扶摇直上,从主计处统计资料中得知,至2006年机械产业产值已经高达7830亿元,而在全球新兴市场需求强劲的趋势下,2007年成长幅度应该也不会有衰退的现象。有鉴于此,2007年3月,政府即宣布将以机械设备产业为新「兆元产业」中的重点产业,预计到2009年,台湾的机械产业总产值可达新台币1.1兆元。

  若我们检视机械产业结构组态,整体机械产业组成的要素,大致上可区分为工具机产业、产业机械(含塑胶、纺织与木工机械业)、机械零组件、IC/FPD设备及其他等,从产值分布看来,发现到工具机产业及机械零组件产业可说是机械产业的两大发展龙头,两者产值所占的比重都高达到16%,不过让我们再进一步将个别产业的成长率放大来看,发现到2006年机械零组件产业产值成长幅度高达25%,而工具机产业则是只有16%的成长,这是由于目前机械设备最大需求市场--中国大陆,在工具机产业相关关税限制之下,造成成长幅度有限。反观机械零组件产业,由于交期短、弹性高、性能价格比好,而且没有关税限制条件下,整体产量就跟随着这一波强劲需求而大幅提升,不管是在国内机械产业自给,或是在外销德、日等先进国家情形下,未来在加工机具组装零件与售服维修更换将带动持续成长。

发展契机

  由于机械零组件种类繁多,在台湾产业供应体系中亦各具特色,对于各种零组件之经营型态、产业需求、市场占有率、技术门槛、发展潜力、关键技术与在机械设备中所扮演的重要性亦有所不同,针对厂商与产品不同的特性,机械零组件产业可区分为:
  1. 通用零组件:机械产业中传动类或控制类等具有通用特性之零组件。
  2. 特色零组件:单一机械产业所必备且具有整机功能之零组件。
  3. 周边零组件:不具主要关键技术但与机械产业相关之零组件。
   台湾的地理位置具备独天得厚的优势,位置正处于全球交通枢纽所在,且台湾零组件厂商一向以中小企业为主,于是发展台湾的机械零组件产业具备了下列的契机:

1. 机械零组件全球供应中心

  台湾机械零组件品质精良,技术水准在亚洲地区仅次于日本,产业的上下游供应链体系完整,具群聚效应等优势,早已是欧美、东南亚、中南美洲等地区的零组件主要供应国家。而由于近年来全球机械、车辆与电子等产品设备市场持续高成长,机械零组件需求量增加,而且亚洲地区逐渐成为全球生产制造重镇,外资在台设立研发、制造中心欲「借助台湾,前进中国大陆并跨足全球市场」,更具备地利及制造优势,台湾有极大的机会发展机械零组件全球供应中心。

2. 发挥区域整合优势

  台湾零组件产业以中小企业为主,在有限的企业资源、技术能力及营运资金下,面临欧日等国大厂与韩国、中国的新兴国家竞争,必须灵活运用国内中小企业群聚的优势,创造更完整的自主化供应链体系,并藉由产业长期累积的制造专业技术,加上绵密完整的协力网路,不仅可带来成本优势,而中心、卫星厂或协力体系间彼此交换资讯、资源以降低交易成本、分散风险、减少不确定性,进而增加产业的全球竞争力优势。

3. 整机设备升级带动零组件产业的发展

  国内机械产业及相关新兴产业蓬勃发展,例如:台湾工具机产业目前已经为全球第四大生产国,而国内主力推广的两兆产业高速成长也引爆庞大的设备需求,这些设备的开发与维护都需要相当大量的高级零组件。而目前台湾零组件产品在国际市场上出现销售策略的转变,美日市场的需求成长有限,而中国、东南亚暨其他开发中国家的份量再增加,此趋势在短期内难以转变,但长期而言并非没有机会改变,关键在于技术升级是否足以使台湾厂家与先进国家竞争。但技术升级的研究开发必须要有生产基地做试炼场,由于机械零组件已广泛应用于工具机、精密机械、3C、光电等国内重要产业的各类设备上,若能全力促进国产零组件技术性能升级,符合台湾产业的高阶生产设备需求,以物美价廉的零组件提供国内产业应用,不仅能设备带动零组件产业的发展与市场开拓,更进一步能降低国内设备开发、维护成本,强化台湾产业的自主性与整体竞争力。

4. 开发高门槛的关键零组件

  台湾零组件产业中小企业的形成结构,厂商生产制造虽具灵活弹性的特质,但常面临研发资源不足的窘境。但国内厂商面临中国与新兴国家竞争,多具备发展高阶、特色产品的意愿。由于国内大学、研发机构的能量充沛,如能结合多家厂家或研发单位的技术能量,针对具潜力零组件产品与技术,以企业合作或研发联盟等型式进行协同研发或交流合作,促进彼此的技术与市场资讯交流,提升发展具潜力的高阶零组件产品、技术的研发能量,促使台湾零组件朝向具创新研发导向之产业型态发展。

5. 建立共通技术与测试验证平台

  零组件厂商长期以来一直习于单打独斗的经营方式,而非互相合作共同开拓产品与市场。这种单打独斗的模式对中低价位设备还算能以机动而快速的反应抢得订单,维系公司的运作,但在面对美日等国高附加价值设备市场的竞争时,由于其技术深度与广度并非小规模厂商所能触及与涵盖,国内厂商很难以过去的方式独自满足市场的需求。在面对国内外新兴市场的设备商机时,很容易出现订单看得到吃不到,或是吃下订单却难以消化的窘境。因此若能藉由以国内研发机构能量补足业者技术能量的不足,尤其是检测、控制、软体等共通技术,使业者有机会站在多年发展的基础上与研发机构协力建构具深度与广度的技术研发体系,将零组件厂商的技术与等级提升至先进国家的水准。
指标性零组件发展现况

1. 轴承

  主轴用精密ACBB为因应主轴高速化的趋势,仍会在轴承能承受之DmN值上竞争;其次是高精度低振动及因应环境之设计需求,过去在航太工业高速高温环境应用如凡热材料,Si3N4陶珠已陆续采用,未来在高精度低振动轴承应用如轴承NRRO特性会视主轴之需求而商品化。因应环境因素主要是润滑方式的改善,减少润滑油的使用和转为较易维护之润滑脂润滑及滑脂补给系统将成为设计需求。另外随着高速主轴发展,轴承对其他特性如刚性、热变位甚至是智慧监控皆是技术发展趋势。目前国内进口的主轴用精密ACBB,其价格昂贵,有时出货量与交期仍受控于日系厂商,而未来要发展的关键技术包括轴承制程量产与检测技术,产品必须通过上述的考验,才能在让国内整机厂商接受国产自制产品。

2. 控制器

  CNC控制器可说是大部分机械工作机台的核心技术及最重要的关键零组件,因此关键技术大多掌握在少数的知名品牌厂商中,且控制品是一项品牌为主的产业,许多下游终端客户在购买工作机台的同时都会指定固定的品牌,在过去20年中国内控制器开发速度较慢,目前为止大多被Faunc、Siemens、Mitsubishi等大厂所箝制,几乎很少使用国内的PC-Based CNC控制器,但随着国内厂商一步一脚印的耕耘,在切削性能上以能达到日系中品级水准,具备一定的国际竞争力,对于国内制无机械机台厂商而且,如果能有国产的控制器可应用,在技术搭配上能够与控制器公司紧密的配合,即可依据整机厂既有的切削数据,建置资料库输入控制器内部,制造具特殊性能之控制器,利用此差异化让厂商能够避免陷入红海竞争。

3. 主轴

  随着消费性产品多样化及周期短之市场特性,使得精密小型快速加工需求量大增,因此快速切削功能的主轴越来越具有竞争力。而旧有的齿轮传动及皮带式传动机构式主轴不管是在转速的极限、振动噪音问题及机械效能损耗等先天上的限制,产品功能已渐渐不敷使用,而永磁马达之内藏式主轴,其低速高扭力、高加减速及在运转范围内提供稳定之扭力特性,能满足机械加工产业中高速度、高精度、高可靠性及小振动需求特性,十分适合现今产业零件多样性、多孔性之加工要求,更能缩短加工工时,由于采用永磁式马达的设计,能有效提高主轴转速、主轴刚性并降低高速下主轴的温升,对扩大国产高速加工机的市场占有率及品质具有极高的意义,未来在相关工具机产业皆有广大的市场,但是国内主轴厂商普遍为中小型企业,精度、寿命、可靠度仍待改善,主轴线圈及驱动器尚无制造技术,使得国内主轴厂商发展内藏式主轴上仍有许多待需强化的重点。

4. 齿轮

  由于新兴国家经济崛起的影响,台湾齿轮产业需加强应用层面,除了原有之汽、机车量产以外,许多业者更投入代步车、沙滩车的高减速比齿轮箱、传动系统、手自排变速箱、精密小型减速机、电梯用减速机、精密分度的旋转工作台、伺服变速器等产品的齿轮应用上,此时生产速率、加工品质稳定性、管理绩效、传动组件成品的开发设计能力已经是业者视为竞争的必要利器,近年来国内齿轮生产厂商亦投入齿轮加工机台,从CNC滚齿机、CNC刮齿机、CNC齿轮刀具磨锐机、CNC蜗杆磨床,使得台湾齿轮产业结构更能上溯至源头。未来在石油处于供需失衡、价格节节上升之际,新能源与省能源方法的研发将越来越迫切,因此诸如风力发电的齿轮增速机、省油的手自排变速箱等都是值得业者投入发展。

5. 油气压系统

  由于油气压系统主要应用于工具机、塑胶橡胶机械、电子及半导体生产设备、包装机械、纺织及成衣机械以及木工机械等产业机械业,为自动化机械设备之动力传输控制部份的主要构成元件,其运用范围涵盖广义机械业及主属基本工业之工程领域及其应用,且近年来油压技术更为国防工业及航太工业之重点技术。一般来说构成油压五大零配件为油压箱、油压泵、油压阀、油压致动器与其他附件,设计考量重点为油压工作力量的大小、速度及方向,且系统本身需具备许多材料、机械、流体力学等理论与实际经验相互呼应。为呼应环保节能议题,能源应用效率在油气压系统中是备受瞩目的研发主题而影响油压系统的能源效率之关键则在于系统管路的长度及阀类的数目,在整体系统设计面上则需注重定压力、PQ恒功率以及精准的负载感测技术。

社群推动整合机制

  鉴于台湾有优越的条件发展成为全球机械零组件供应大国,工业局从今年起正式启动「机械零组件全球竞争力倍增」计画,将分四年的时间,协助国内机械零组件厂商开发出工具机、塑胶机、纺织机、木工机、食品机械等各类机械所需的300项关键零组件,届时除能达成替代进口、提高国内零组件产值。由于「机械零组件全球竞争力倍增」计画欲达成的目标,不只是产值倍增,还要在全球各主要竞争对手国中取得独特的竞争优势,因此需透过研发技术辅导、现有产品改良、上下游垂直整合、研发单位认养机制、产学建教合作推动、产业整体行销策略、原物料联盟、检测服务等多元作法,来全面提升台湾机械零组件业者在全球市场竞争力。

  为使有限资源发挥无限的潜力,精密机械研究发展中心特别成立「机械零组件研发服务社群」藉由机械零组件研发服务社群名义,透过媒体广宣,塑造台湾内零组件产品精品形象,让高竞争潜力的产品顺利切入成为国际大厂供应体系一员,极力推动具竞争力的零组件成为全球前三大供应国;加上透过整机厂新型机种开发,带动异业结盟,提升研发能力,并藉由这样的开发案,整合整机厂与零组件厂的供应链系统,降低进、出货时程,强化台湾机械产业竞争力,另外运用法人、学术研究单位等研发能量,协助开发新产品,并同时能够提供产品验证平台,促使现有的产品能够精益求精,让台湾零组件业者有效提升产品的质与量,同时可汇集社群成员的声音,适时的向政府机关反映多数厂商的需求,为业者与政府开启沟通的大门。

  在种类繁多的机械零组件产业中,需要藉由缜密的产业推动规划,并透过产、官、学交流活动进行,以及国内外零组件产业资讯调查分析与技术现况掌握,从机械零组件产业的产品面、市场面及环境面改善进行着手推动,方能推动产业达成机械产业成为另一个「兆元产业」。精密机械研发中心期望透过「机械零组件研发服务社群」运作,以「化零为整」的运作模式,带动机械零组件产业迈入另一个高峰。
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