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【工業4.0專輯】擁抱智慧製造 機器人產業新契機

核心零件佔機器人整機成本70% 台廠應加速布局擺脫進口牽制

  • 廖家宜
台廠應加速布局機器人產業,推動國產化目標以降低採用門檻。李建樑

機器手臂現已成為實現智慧製造不可或缺的要角之一,尤其近年缺工問題浮現,一方面又面臨製造趨勢轉向所帶來的生產壓力,全球機器手臂市場持續增溫。不過即便現今機器人產業發展蓬勃,但觀察目前供需之間仍存在很大落差,雖然需求面甚廣,但在供應面還有相當大進步與發揮的空間。

全球工業機器人市場持續穩定成長,國際機器人聯合會(IFR)預測到2020年,工業機器人的供應量將平均每年成長15%。從區域來看,則以亞太地區的市佔率最大,其中大陸將是一個關鍵的成長動力。

而從需求面來看,則以電子產業的需求急起直追,也因應未來電子產品週期越來越短,加上大陸勞工成本持續攀升,預計電子產業對於機器人的需求仍將會有大幅成長。市場看漲對機器人供應鏈來說無非是一項利多。

其實機器人的構成本身就是個完整的系統組合,主要由機械本體、控制系統、驅動與傳動系統和感測器模組等基本組成,而供應鏈則可分為上游廠商生產關鍵零組件,包括減速機、伺服馬達、控制器等,中游負責生產機械本體,而下游則為系統整合商。

減速機是機器手臂的核心零件,是連接動力與執行機構間的傳達機構,用以傳輸更大力矩來控制精確的機器人動作與力道。目前全球能提供規模化且性能可靠的減速機廠商不算多,但絕大部分的市場長期以來都為日系廠商把持。

Nabtesco的RV減速機約佔60%,而Harmonica的諧波式減速機約佔15%,這兩類是工業機器人最主流的精密減速機,但光這兩大日廠就佔了全球超過70%的市場,因此對於他國發展機器人產業而言,勢必得仰賴從日本進口。

由於減速機需要非常精密的零組件組成,因此進入門檻非常高。所幸台灣近年也有廠商努力耕耘且已逐漸收穫,例如利茗機械是台灣業內少數有能力量產減速機的廠商,目前也已打入大陸、韓國、土耳其等市場,或有機器人製造商以技術合作的方式培育二線減速機廠商。

而用於發布和傳遞動作指令的控制器,則被視為機器人的「大腦」,這也是國內外技術差距最小的核心零組件,因此大部分廠商皆可自行製造,像是以全球四大家族為例,除了伺服馬達與減速機部分外購,控制器皆以自製為主。

特別是因為長久以來工業電腦為台灣所擅長,因此控制器亦是台灣廠商投入最多的市場,包括寶元數控、台達電、新漢、凌華、新代、泓格等。

伺服系統則為工業機器人的動力來源,由伺服馬達、伺服驅動器和編碼器三部分組成。機器人利用伺服馬達進行運動控制,從而實現移動和抓取工具,而一般伺服馬達安裝於機器人的關節處。

包括上銀、台達電、盟立、東元、士電等,都是目前國內主要發展伺服馬達的製造商,但現階段市場仍幾乎被以安川為代表的日廠、西門子為代表的德廠所壟斷。

除了核心零組件外,在機器手臂本體部分,台灣雖有上銀、鴻海、台達電、勤堃、和樁等廠商開發,但外商如ABB、發那科(Fanuc)、安川電機(Yasukawa Denki)及Kuka等,也憑藉規模與技術優勢也佔據了8成以上的市場。

目前在工業機器人整機成本中,光三大核心零組件就佔了70%以上,且技術大多掌握在德日系廠手中,若長期在核心零組件技術發展上處於相對落後,那麼多少也會對機器人產業的發展形成制肘。

台灣也不例外,如果核心零組件技術無法取得突破的話,成本就降不下來,產品也就沒有競爭力。失去產品競爭優勢是供應鏈必須克服的問題,但影響層面最廣的恐怕還是機器人無法在國內市場達到普及,進而阻礙智慧製造、工業4.0的發展腳步。

因此業界也認為,台灣若要發展工業機器人並藉由機器人加速智慧製造落地,就必須建立完整的供應鏈,設法讓工業機器人國產化才能擺脫關鍵技術受制於他人手中。

目前工業機器人的應用主要還是用以取代人力為主,特別是用於電子產品組裝,台達機電事業群機器人事業處處長彭志誠觀察,此類型的產業大多都已從台灣外移,而這些通常也都是具有海外擴廠能力的大型企業。

至於現階段根留台灣的製造業,多屬特定產業別或是規模不大的中小企業,對於台灣市場而言,這些反而才是工業機器人導入的主要目標對象。

對於根留台灣的中小企業來說,能否在有限成本下達到最高生產效率才是關注的重點,因此導入機器手臂是否符合投資效益就成為接下來製造業者與供應鏈業者雙方必須探討的課題,而產業正是希冀藉由掌握自主開發的能力,大幅降低機器人導入的成本。

另一方面,也因為現階段台灣製造業多數以中小企業為主,這對於機器人業者來說,洽因為其經濟效益太小容易形成「三不管地帶」。

彭志誠也認為,這部分還需要由台灣機器人相關業者的支持,推出符合中小企業經濟效益的解決方案,且不只是提供台灣業者,未來更可拓展至全球的中小企業,在藍海市場中找到獨特的產業優勢。

大陸發展工業機器人已是國家級政策目標,尤其更是「中國製造2025」的計畫核心,大力扶植國內機器人產業,近幾年更有許多工業機器人及自動化的廠商如雨後春筍冒出來,業者粗估至少逾千家。

面對大陸急起直追的競爭壓力,台灣機器人產業鏈也不是完全沒有對打的實力。台廠可以把戰場拉到軟硬體整合,以及針對業者需求提供相應的解決方案。說白一點,機器手臂不難取得,但取得後要擺放到對的位置、正確的使用才是關鍵。

這部分則要仰賴系統整合的能力,關鍵在於每個行業別各自有domain know-how,要如何在不同應用場景下整合包括機器人與周邊自動化設備,在不同機械設備間達到精準的協調與動作,此部分需要很強的專業能力,更不是一時半刻的經驗累積就可以趕超對手。