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【工业4.0专辑】拥抱智能制造 机器人产业新契机

核心零件占机器人整机成本70% 台厂应加速布局摆脱进口牵制

  • 廖家宜
台厂应加速布局机器人产业,推动国产化目标以降低采用门槛。李建梁

机器手臂现已成为实现智能制造不可或缺的要角之一,尤其近年缺工问题浮现,一方面又面临制造趋势转向所带来的生产压力,全球机器手臂市场持续增温。不过即便现今机器人产业发展蓬勃,但观察目前供需之间仍存在很大落差,虽然需求面甚广,但在供应面还有相当大进步与发挥的空间。

全球工业机器人市场持续稳定成长,国际机器人联合会(IFR)预测到2020年,工业机器人的供应量将平均每年成长15%。从区域来看,则以亚太地区的市占率最大,其中大陆将是一个关键的成长动力。

而从需求面来看,则以电子产业的需求急起直追,也因应未来电子产品周期越来越短,加上大陆劳工成本持续攀升,预计电子产业对于机器人的需求仍将会有大幅成长。市场看涨对机器人供应链来说无非是一项利多。

其实机器人的构成本身就是个完整的系统组合,主要由机械本体、控制系统、驱动与传动系统和传感器模块等基本组成,而供应链则可分为上游厂商生产关键零组件,包括减速机、伺服马达、控制器等,中游负责生产机械本体,而下游则为系统集成商。

减速机是机器手臂的核心零件,是连接动力与执行机构间的传达机构,用以传输更大力矩来控制精确的机器人动作与力道。目前全球能提供规模化且性能可靠的减速机厂商不算多,但绝大部分的市场长期以来都为日系厂商把持。

Nabtesco的RV减速机约占60%,而Harmonica的谐波式减速机约占15%,这两类是工业机器人最主流的精密减速机,但光这两大日厂就占了全球超过70%的市场,因此对于他国发展机器人产业而言,势必得仰赖从日本进口。

由于减速机需要非常精密的零组件组成,因此进入门槛非常高。所幸台湾近年也有厂商努力耕耘且已逐渐收获,例如利茗机械是台湾业内少数有能力量产减速机的厂商,目前也已打入大陆、韩国、土耳其等市场,或有机器人制造商以技术合作的方式培育二线减速机厂商。

而用于发布和传递动作指令的控制器,则被视为机器人的「大脑」,这也是国内外技术差距最小的核心零组件,因此大部分厂商皆可自行制造,象是以全球四大家族为例,除了伺服马达与减速机部分外购,控制器皆以自制为主。

特别是因为长久以来工业计算机为台湾所擅长,因此控制器亦是台湾厂商投入最多的市场,包括宝元数控、台达电、新汉、凌华、新代、泓格等。

伺服系统则为工业机器人的动力来源,由伺服马达、伺服驱动器和编码器三部分组成。机器人利用伺服马达进行运动控制,从而实现移动和抓取工具,而一般伺服马达安装于机器人的关节处。

包括上银、台达电、盟立、东元、士电等,都是目前国内主要发展伺服马达的制造商,但现阶段市场仍几乎被以安川为代表的日厂、西门子为代表的德厂所柯断。

除了核心零组件外,在机器手臂本体部分,台湾虽有上银、鸿海、台达电、勤堃、和桩等厂商开发,但外商如ABB、发那科(Fanuc)、安川电机(Yasukawa Denki)及Kuka等,也凭借规模与技术优势也占据了8成以上的市场。

目前在工业机器人整机成本中,光三大核心零组件就占了70%以上,且技术大多掌握在德日系厂手中,若长期在核心零组件技术发展上处于相对落后,那么多少也会对机器人产业的发展形成制肘。

台湾也不例外,如果核心零组件技术无法取得突破的话,成本就降不下来,产品也就没有竞争力。失去产品竞争优势是供应链必须克服的问题,但影响层面最广的恐怕还是机器人无法在国内市场达到普及,进而阻碍智能制造、工业4.0的发展脚步。

因此业界也认为,台湾若要发展工业机器人并藉由机器人加速智能制造落地,就必须建立完整的供应链,设法让工业机器人国产化才能摆脱关键技术受制于他人手中。

目前工业机器人的应用主要还是用以取代人力为主,特别是用于电子产品组装,台达机电事业群机器人事业处处长彭志诚观察,此类型的产业大多都已从台湾外移,而这些通常也都是具有海外扩厂能力的大型企业。

至于现阶段根留台湾的制造业,多属特定产业别或是规模不大的中小企业,对于台湾市场而言,这些反而才是工业机器人导入的主要目标对象。

对于根留台湾的中小企业来说,能否在有限成本下达到最高生产效率才是关注的重点,因此导入机器手臂是否符合投资效益就成为接下来制造业者与供应链业者双方必须探讨的课题,而产业正是希冀藉由掌握自主开发的能力,大幅降低机器人导入的成本。

另一方面,也因为现阶段台湾制造业多数以中小企业为主,这对于机器人业者来说,洽因为其经济效益太小容易形成「三不管地带」。

彭志诚也认为,这部分还需要由台湾机器人相关业者的支持,推出符合中小企业经济效益的解决方案,且不只是提供台湾业者,未来更可拓展至全球的中小企业,在蓝海市场中找到独特的产业优势。

大陆发展工业机器人已是国家级政策目标,尤其更是「中国制造2025」的计画核心,大力扶植国内机器人产业,近几年更有许多工业机器人及自动化的厂商如雨后春笋冒出来,业者粗估至少逾千家。

面对大陆急起直追的竞争压力,台湾机器人产业链也不是完全没有对打的实力。台厂可以把战场拉到软硬件集成,以及针对业者需求提供相应的解决方案。说白一点,机器手臂不难取得,但取得后要摆放到对的位置、正确的使用才是关键。

这部分则要仰赖系统集成的能力,关键在于每个行业别各自有domain know-how,要如何在不同应用场景下集成包括机器人与周边自动化设备,在不同机械设备间达到精准的协调与动作,此部分需要很强的专业能力,更不是一时半刻的经验累积就可以赶超对手。