MKC Logo
本中心無任何政治立場,若有隨機政治性廣告出現,非本中心可控,與本中心無關。
瀏覽數:5578

深耕工具機技術自主-推動產業第二次自動化

壹、前言

  根據經濟部在「九十六年中小企業白皮書」中資料顯示,在民國九十五年的124萬家中小企業裡,經營超過五年的家數比率為61.9%,而存活率逾十年者,僅有42.1%,顯見中小企業有近四成存活不到五年。深入探究其原因,應在於中小企業規模小、資源少,在面對快速變動及競爭者中的環境時,就缺乏足夠的競爭力與應變能力來面對挑戰,在過去即有研究指出,中小企業的創新研發投入越多,產值附加價值就越高,企業存活率也就越大;而日本學者Nonaka(1995)也曾提出,過去日本企業之所以能夠成功,乃是來自於他們在「組織知識創造」上的能力和技術,他們尤其擅長於持續、漸進和螺旋式的創新。通常企業體獲得創新技術的途徑可分為內部和外部兩個來源,內部來源係指企業內部自行研發,外部來源則是透過購買機器設備、技術授棤以及合作研發等方式取得。然而Prahalad & Hamel(1990)提出,公司的短期競爭力主要來自於產品,但長期的競爭力強弱則決定於公司的核心能力。綜上所述,若能夠讓中小企業建立起劊新研發的能力,提升創新研發能量,勢必能夠使企業經營更為長久,也能夠提升台灣中小企業在國內外市場上的競爭力。

  SBIR計畫執行十餘年來,在整體制度與運作上已漸趨穩健與成熟,政府欲藉由補助方式提升業者創新研發能量的成果也已逐漸展現。爰此,將以台灣工具機產業為對象,深入瞭解究竟SBIR計畫推動以來,對於台灣工具機產業所帶來的影響與成效,以及所扮演的角色。

貳、工具機產業發展背景

一、政府與工具機產業

  「沒有一流的工具機,就沒有一流的製造業」,從這句話就可看出身為各種精密加工、不可或缺的基礎設備,在機械工業中所處的關鍵性地位。然而,過去二、三年國內工具機業主力仍放在傳統、低價的工具機,僅有少數工具機業者具備製產精密度較高的工具機。

  面對國際工具機產業之競爭,尤其是高速加工機台,高速、高精度的技術發展方向已成主流,為使台灣能夠跟上國際技術發展腳步,八十九年經濟部技術處提出「精密機械技術開發計畫」、由德國Darmstadt大學引進線型馬達驅動高速進給技術,建立國內高速加工工具機進給系統之分析、設計及製造能力,因而奠定我國高速切削工具機之進給核心技術,具備開發高性能工具機之能力。

  SBIR計畫經費投入於工具機相關補助上,如亨伸實業股份有限公司於1999年申請通過「冷作之成型2‘~6’雙頭滾溝械式彎管」計畫等,且部分廠商在不同年度皆有重複申請經費投入改善企業製程或產品,如前述亨伸實業再度申請SBIR計畫「42”管件整圓機之整圓機構開發」,有助於整合台灣各地區的產業優勢,縮短機台開發及製造時間。

二、工具機產業現況-未掌握關鍵零組件

  工具機可應用領域範圍之廣,其所運用到的零組件更多達數百、數千種;然而工具機重要的關鍵零組件以往均掌握在國外大廠的手裡,如控制器、馬達、驅動器等,以上這些零組件對於台灣工具機廠商而言,都會影響技術與成本方面的問題。

  台灣各關鍵零組件供應體系形成一錯綜複雜的網路,各自廠商擁有其專長的部分彼此合作創造利潤。其中占工具機成本比重最大的部分則是電控部分,佔工具機成本約超過20%以上,電控部分涵蓋控制係統和馬達,台灣主要的供應廠商為Fanuc、三菱、海德漢、西門子等。電控部分關鍵零組件的發展和工具機經驗累積有相對關係,因此利潤雖高,但台灣控制器市場屬於寡佔市場,故長久以來,我國工具機及電控業者皆難以切入精密的工具機NC控制器領域。

  由於台灣工具機是屬專業分工產業,關鍵零組件對工具機生產廠家,具有提升質量的重要因素,故除了要固守目前的品質外,亦須不斷研究、創新擺脫國際大廠的桎梏是台灣廠商一直來以極為重要的課題。

三、工具機產值與成長率變化

  台灣工具機業者多屬於中小企業,至今已超過600家,由於廠商規模較小,資金調度不易,無法投入大量資金從事研發工具,因此長期以來,國內廠商藉由模仿日本及歐美先進國家的機種,靠著價格低廉的成本優勢,在國際市場發光發熱。

  台灣工具機在1960年代開始外銷香港和東南亞,70年代末期開始銷往美國,並呈現快速成長的趨勢,90年代以後,中國大陸市場的強勁需求成為支持台灣工具機產業持續成長的最重要動力。由圖1中可看出台灣工具機每年幾乎都以兩位數成長,1990年代低階機種產品開始銷往中國大陸,SBIR計畫於1999年開始投入後,國內廠商藉由政府資金之挹注,開始重視創新研發,提升生產效率,進而帶動產值大幅提升。

圖1 1993年~2010年台灣工具機產值變化

資料沛源:整理自機器公會(TAMI)

  另外,在ECFA簽訂以後,因為受益於ECFA早收清單,在取消出口到大陸的關稅的效益下,台灣工具機中小企業自ECFA上路以後,獲利幅度約40~80%,加上大陸工資調漲,自動化工廠風潮雲起,使得台灣2010年至今出現訂單爆滿、景氣暴紅的景像,像是專為精密機械企業做配套零組件的「逢吉工業」,其三間工廠皆滿負荷運轉。觀察目前2011年上半年狀況,從台灣出口到大陸的訂單增長90%,其所帶來的效應不僅在於訂單增長,更重要的是還帶動1,000多家的中小型協力廠,可見一個中心廠所帶動出口的增加,也讓1,000多家協力廠都受到同樣的正面效益。為了借道進入大陸,享受ECFA的免關稅優惠,許多外商也都積極評估來台投資,包括全球最大數位控制系統及機器人製造廠日本發那科(Fanuc)、南韓斗山、法國Forest-Line,近期都紛紛來台探路。

  台灣工具機產品長期以來皆以外銷市場為主,因此全球的經濟景氣及匯率波動常和工具機產業的成長息息相關,根據資料統計2010年外銷比例達76.33%(詳見圖2)。 

  在全球工具機前十大生產國中,台灣工具機與零組件產業的成長軌跡與亞洲主要對手國產銷截然不同,相較於日、韓與中國大陸均有強大的汽車產業與國內內需市場為後盾,台灣工具機與零組件產業在無強大的內需市場與特定產業的支持,發展出全面向行銷,為全球工具機消費市場與各行戶提供客製服務,正形成台灣工具機產業獨特競爭力特色。

參、SBIR工具機代表個案

  在SBIR計畫對工具機產業之效益分析部分,將先透過整體產業發展背景探討,瞭解其發展歷程及現況,並透過以下概述8項代表之研發類型個案,歸納出SBIR計畫於工具機產業之主要效益。

一、吉輔企業:高容量多段擴充式之快速換刀刀庫研發計畫

  屬「製程創新」發聯型,開發高容量多段擴充式之快速換刀刀庫,在刀庫架排列上突破傳統平面排列方式,使成立體多層結構,配合伺服控制系統進行快速換刀,除刀把數目倍增,刀架模組化外,換刀速度僅1~1.25秒,大幅提高換刀速度偶刀庫刀把數,提高生產效率。

二、艾格瑪科技:熱平衡高剛性結構高速高精度工具機設計之開發

  屬「產品創新」之研發類型,運用油霧冷卻系統直接針對熱進行冷卻,以有效抑制熱溫升而降低熱變形,另將軸承座設計成熱對稱性結構,並加裝冷卻水套設計降低軸承處之熱變形,可增加切削穩定性而提升工具機加工效率及精度,並提升經濟效益。

三、福聯機械:高精高剛複合式龍門加工中心機之研發

  屬「產品創新」之研發類型,開發具自動可交換主軸頭之全新設計高剛性、高精度之複合式CNC大型重切削定柱式龍門加工中心機,具有主軸頭可自動交換之複合式功能、整機恆溫冷卻及整機高剛性設計等功能,所達成之機械精度於4米機台小於10um,切削速度15m/分。

四、 華周工業:全自動感應式高速雙軸精密分條機開發計畫

  屬「產品創新」之研發類型。採用全自動收料張力控制,開發全自動感應式高速雙軸精密分條機,分切從現有機種300米/分提升到500米/分、放卷直徑從1000mm提高到1200mm、收卷直徑從600mm提高到800mm,技術具創新性且具競爭優勢及市場性,除有助於在分條機製造之升級,超越國內同業水準成為領導廠商外,並符合歐洲市場需求且與歐製機台技術同步。

五、 健陞機電/台智精密科技/鑫億昌精密聯盟:微細線切割多晶鑽(PCD)之專用機研發

  屬「製程創新」之研發類型。此三家公司形成的聯盟藉由研發windows based控制器、設立線性馬達精密軸控與調校技術、機台操控人機介面與整機軟體及硬體整合技術,並開發微電源模組與微細自動穿線模組,其計畫成果不僅加速PCD微線切割專用機之國產化,取代國外高精度線切割加工機外,亦有助提高精密加工機械之國際競爭力。

六、 喬陞機械:高性能全電氣伺服彎管機開發計畫

  屬「產品創新」之研發類型。該計畫利用電氣伺服及行星減速機設計,可有效利用其傳動能力佳之優點,節省機器工作時所消耗的電力資源,對於機器輸入規定嚴苛的歐洲市場,亦能減少輸入該國家時所造成之障礙,擴大外銷市場規模。

  喬陞開發採單一動力源的高性能全電氣伺服彎管機,減少馬達之使用量,全機使用電氣伺服,可避免傳統油壓機台長時間運轉因油溫上升而造成精度降低。另外,透過將伺服馬達與行星減速機等元件安裝顧活動臂中,讓彎管機之機具外型更為緊湊,外觀上更為簡潔;並採用可旋轉活動機頭設計,巧妙地避開所有加工可能之干涉點,以大幅減少管件彎製時所遇干涉之可能性,增加管件加工與生產的效率提升。

  另外,利用電氣伺服及行星減速機設計,可有效利用質傳動能力佳之優點,節省機器工作時所消耗的電力資源,對於機器夕入規定嚴苛的歐洲市場,亦能減少輸入該國家時所造成之障礙,擴大外銷市場規模,有助於台灣產業與國際接軌。

七、 台菱樹脂/台精/嘉谷實業聯盟:新型高效能超薄精密切割研磨輪技術開發

  屬「製程創新」之研發類型。台菱樹脂為主導廠商,該聯盟計畫結合高速率浮雕研磨輪、塑膠崁入模具、高效能超薄精密1mm製程設備及環保樹脂提高金鋼砂粘接高級不織布之技術;開發新式浮雕型京輪與超薄砂輪,除了增加整體產業利益,對台灣產業形象也有很大之貢獻。

  該項計畫亦強化多項產品功能,如:開發研磨用砂輪之高功能環保PU/壓克力混成樹脂,減少對環境造成污染;薄形砂輪推至1mm製程,800枚砂輪/75hr,利度好又可耐用:建立不織布經過樹脂浸泡乾燥後樣品之動態強度之規格,高貼合性及高耐熱特性可加強砂輪安全強度與耐磨性…等。

八、徠通科技:超精密修細線切割機開發研究計畫

  屬「產品創新」之研發類型,透過開發放電電源穩定系統開發、高頻精修放電迴路系統開發、新型高精密度機台的開發、控制器伺服穩定與控制功能開發等項目創新,達成修細頻率1MHz、修細能量32段調整、50mm厚度工件、修細表面可達Ra0.2um、修細速度達5mm/min的目標。

  該項計畫獲得SBIR產業貢獻獎之殊榮,徠通研發部門蔡承甫協理並表示,他們所開發機器能夠使切割的表面粗糙度從0.3提升到0.2um,和日本機器的修細度相同,具國際競爭力,從整體的產業角度觀察,該計畫中「穩定放電系統」和「伺服穩定與控制系統」等技術衍生應用產品,可以有效提升加工速度和產品品質,技術水準超越歐洲和日本等國,因此藉由SBIR經類之挹注,幫助企業可與國際接軌,增聘員工,提升人力素質,進而達到技術擴散之效益。

肆、SBIR於工具機產業效果

  透過解析上述代表個案,發現在政府資金與技術產業政策的引導之下,許多中小企業願意投入技術研發,過去許多廠商因規模較小、資金缺乏,且投資風險太高,所以不太會做長遠的技術規劃,但因為SBIR所提供的資金規模還無法支持整台機器之研發,故多以零組件與模組類產品的開發案居多,較偏向「產品創新」的研發類型,雖僅有微量的創新成分,但透過精度提升、規格改變、產品技術整合…等,仍有強化產品功能之效益。

  整體而言,為了提升國家產業競爭力,透過政府協助產業技術研發已經成為許多國家的重要科技政策。隨著我國產業技術研發能量逐漸累積之下,為確保台灣工具機產業能持續保有競爭優勢,並加速技術創新能力提升,俾使身為台灣主幹的中小企業能夠做到全球化佈局,進而與國際接軌。

參考資料:

1.100年度小型企業創新研發計畫(SBIR)成效評估報告。


您可能會有興趣的課程

資料讀取中...

您可能會有興趣的出版品

資料讀取中...

能力雜誌

資料讀取中...
輔導諮詢