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    智動化 / 文章 /

    垂直整合工具機建構智造基礎
    電動車智慧化成致勝關鍵
    [作者 陳念舜]   2023年12月28日 星期四 瀏覽人次: [6898]

    回顧2023年美商特斯拉(Tesla)帶頭削價競爭以來,不僅造成自家營收、獲利銳減;更逢美國升息抗通膨政策,只能加入通用、福特等傳統(tǒng)車廠暫緩擴產(chǎn)。反觀中國大陸車廠則在此時,四處攻城略地,其中致勝關鍵便在於高效垂直整合與智慧化,也值得以汽車製造為主力客戶的臺灣工具機業(yè)借鏡並提早布局。



    根據(jù)工研院產(chǎn)科國際所在2023年底剖析全球汽車整車暨電動車產(chǎn)業(yè)時指出,基於現(xiàn)今全球電動車銷量在各國設定淨零減碳目標下持續(xù)成長,傳統(tǒng)汽車大廠在補助不變,也陸續(xù)規(guī)劃降價推出新款電動車之下,電動車占整車銷量比重仍可望成長超過25%,快速提升全球電動車普及率於2023年突破2,000萬輛水平,其中純電動車46.0%占比領先混合動力車的36.4%,但兩者差距縮小1.6%。


    市占率則由大陸、美國、日本依序為電動乘用車單國銷量前三位,但日本與美國差距已從3.3%縮小為2.6%,後追者持續(xù)侵蝕最大品牌Toyota市場市占,BYD集團有望緊追甚至首度小幅超越豐田;Tesla則以小幅差距緊跟BYD後,並拉開與第四位現(xiàn)代-起亞集團的市占差距。


    隨著全球電動車普及率快速提升,優(yōu)質平價中小型房車將為全球重要戰(zhàn)場,亦可預見控制成本能力成為競爭勝出關鍵要素。工研院產(chǎn)科國際所經(jīng)理謝騄璘即建議臺廠:「在車輛產(chǎn)業(yè)布局策略上,可朝強化三電核心、扶植新創(chuàng)車廠、建置測試驗證環(huán)境、定位車款特色及對應未來情境等面向開展。」


    業(yè)者應可思考搭配電動車產(chǎn)業(yè)鏈上中下游優(yōu)質廠商及聯(lián)盟,如MIH、TADA、臺達電及和碩等;以及傳統(tǒng)車廠供應鏈管理及成本管控經(jīng)驗,研發(fā)布局臺製優(yōu)質平價特色車款,積極開拓電動車整車、零組件及模組等產(chǎn)品出口商機。



    圖一 : 全球電動車銷量與各車型對比(source:Marklines/工研院產(chǎn)科國際所)
    圖一 : 全球電動車銷量與各車型對比(source:Marklines/工研院產(chǎn)科國際所)

    工研院副總暨產(chǎn)科國際所長林昭憲也在2023年底舉辦的「預見大南方 展望新經(jīng)濟-南臺灣產(chǎn)業(yè)策略論壇」上表示,隨著電動車趨勢浪潮來臨,帶動國際車廠積極轉型,加上各國政府推出各項電動車補助,全球電動車銷量成長可期。


    然而,據(jù)經(jīng)濟部統(tǒng)計臺灣汽車零組件業(yè)歷年投入研發(fā)經(jīng)費自2018年後不增反減,2018~2020年平均每家廠商約減少625萬元研發(fā)經(jīng)費。工研院也為此,針對2024南臺灣產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提出「傳產(chǎn)維新」、「跨域革命」兩大策略,建議將南臺灣既有具競爭優(yōu)勢的汽車和零組件產(chǎn)業(yè)應用,轉向電動車市場的傳產(chǎn)維新。


    其中隨著電動化和智慧技術的發(fā)展,汽車已經(jīng)從成熟的工業(yè)產(chǎn)品過渡到不斷迭代的技術產(chǎn)品,因此汽車製造商必須迅速提高其軟體和硬體能力。但美商Tesla掀起的價格戰(zhàn),將對較小型車企形成持續(xù)的挑戰(zhàn),使更多的汽車製造商過度專注於降低成本,恐會導致對於新技術的投資減少。


    反觀當前陸系電動車業(yè)者在2015年後加速推動電動車發(fā)展,於新冠疫情3年期間,原本經(jīng)營陷入困頓的比亞迪、「造車新勢力」的蔚來等,均成功打造自主產(chǎn)業(yè)鏈並積極出海,謀求更大的利潤與市占率,估計比亞迪今年前3季產(chǎn)銷距離全球電動車龍頭特斯拉僅半步之遙,有望在年底問鼎全年產(chǎn)銷寶座,對於美歐日老牌強權帶來壓力。


    新能源車競逐全球市場 垂直整合智慧化成關鍵

    例如過去Tesla在製造方面便具有獨特的創(chuàng)新思維,也成功利用義大利公司(Idra)推出的Giga Press一體式壓鑄機,以6,000~9,000噸的擠壓力道製造Model Y,從而降低造車的複雜度與時間、成本。目前還正評估以新一代Tera Press壓鑄機,將可直接承受16,000噸以上的鎖模力製造更大零件。



    圖二 : Tesla在製造方面具有獨特的創(chuàng)新思維,也成功利用義大利公司(Idra)推出的一體式壓鑄機,有效降低造車的複雜度與時間、成本。(source:s3.ifanr.com)
    圖二 : Tesla在製造方面具有獨特的創(chuàng)新思維,也成功利用義大利公司(Idra)推出的一體式壓鑄機,有效降低造車的複雜度與時間、成本。(source:s3.ifanr.com)

    然而,一般傳統(tǒng)的汽車底盤大約有400個零部件組成,強調可讓車輛更輕且安全、容易維護。如今若要打造成可以承受超大壓力的機器成本,其實相當高。目前壓鑄機具有很高的技術門檻,設計和生產(chǎn)難度將隨著鎖模力提升而倍增,Tera Press直到能真正投入生產(chǎn)前,必須經(jīng)過多次修改,而每次都會耗費巨額成本;加上後續(xù)車身難以保險、維修等問題,都會是Tesla要頭痛的地方。


    於2008年成功併購Idra的力勁科技集團,則號稱為全球擁有最高鎖模力應用技術的公司,智能壓鑄單元在短短3年內實現(xiàn)鎖模力從6000噸、9000噸到16000噸的進化迭代。即因擁有先進的鑄造工藝和更強的鎖模結構,搭配打料、快速換模系統(tǒng);並透過LK-NET雲(yún)壓鑄網(wǎng)路管理系統(tǒng),支援OPC-UA、Profinet、Modibus TCP/IP等通訊協(xié)定,將在更大尺寸的汽車一體化壓鑄結構件製造領域,獲得更廣泛的應用。


    目前壓鑄場景已從轎車後艙到MPV後艙、SUV前後艙,直到基於新技術的電池托盤和正在探索的A00級的汽車底盤一次成型,將覆蓋至A0-C級與SUV等車型,推動汽車壓鑄零部件朝大型化及整合方向發(fā)展,引領汽車製造業(yè)降本增效及輕量化趨勢。最近更宣布將與哪吒汽車協(xié)同開發(fā)20000噸超大型壓鑄單元,有望將一體壓鑄場景拓展至B級車,以及更大尺寸車型的整個車身底盤,進行全方位深度戰(zhàn)略合作。


    工具機延續(xù)金屬加工利基 兼顧新創(chuàng)與傳統(tǒng)車廠需求

    但過去傳統(tǒng)車廠採「一條龍」運作,涵蓋行銷、服務、設計、生產(chǎn),車廠相關從業(yè)人員需重新適應。未來臺灣工具機產(chǎn)業(yè)仍須和通用GM、福特這些傳統(tǒng)車廠合作,追趕特斯拉,」一但有成功案例出現(xiàn),才能夠順利打開電動車製造外包市場。否則,如同過去曾看好在車用電動輔助轉向系統(tǒng)(EPS)發(fā)展的上銀科技,也坦言因無法得到傳統(tǒng)車廠及供應鏈廠商信任,在最近幾場法說會上已絕口不提。


    惟如傳統(tǒng)汽機車零組件、模具等製造產(chǎn)業(yè),約占臺灣工具機應用市場40%以上,隨之所需的工具機的泛用機種增加,各國出口主力仍為綜合加工中心機,近年來則分別面對前有日系機種向下延伸侵蝕;後又有大陸、南韓製造機種在所謂「高性價比」市場短兵相接。但根據(jù)臺灣工具機暨零組件公會最新統(tǒng)計,今年前3季(1~10月)臺灣工具機出口大幅衰退(12.3%),已自排名第五落居第七名,即使在有「亞洲底特律」之稱的東南亞市場,也難以追上大陸、日本在當?shù)夭季帧?/span>


    如臺灣的協(xié)易機械主力產(chǎn)品,包含可高達2,500噸鎖模壓力的伺服與機械沖床,60%集中於汽車零配件供應商,近年來更加入伺服沖床、智慧沖壓管理系統(tǒng),以及整合自動化周邊設備,持續(xù)推動節(jié)能減碳能力。


    同時配合電動車要求輕量化,也加速了包括高張力鋼板(HSS/AHSS)、鋁鎂合金、碳纖維複合材料的開發(fā)和應用發(fā)展,較傳統(tǒng)鋼材複雜且更需要伺服成型,如何確保沖壓件精度以及沖壓線生產(chǎn)力是重要課題。


    例如目前用來支撐剎車盤和固定剎車卡鉗的制動器托架,通常是以輕量化的金屬材料製成,可承受在剎車時產(chǎn)生的高壓力和熱量,還必須具有足夠的強度和剛性,確保在剎車時能夠正確地夾住剎車盤。由於伺服沖床的沖壓曲線參數(shù)可彈性設定,協(xié)易便展示其在難成型輕量化材料方面的複合成型優(yōu)勢,改用沖壓工法取代鑄造,將引伸及滾齒等製程設計於兩套模具當中,並以伺服沖床進行生產(chǎn),同時提升成品精度及生產(chǎn)效率。



    圖三 : 協(xié)易機械主力產(chǎn)品包含可高達2,500噸鎖模壓力的伺服與機械沖床,60%集中於汽車零配件供應商(source:zh-tw.seyi.com)
    圖三 : 協(xié)易機械主力產(chǎn)品包含可高達2,500噸鎖模壓力的伺服與機械沖床,60%集中於汽車零配件供應商(source:zh-tw.seyi.com)

    此外,臺灣瀧澤科技公司則受惠於母公司日本瀧澤被電動車用馬達、減速機、沖床大廠Nidec投資收購後,透過彼此進行技術與情報交流,加速Nidec實現(xiàn)2030年全球第二大工具機廠的願景,也期待為瀧澤挹注更多資源,強化營運、銷售競爭力。


    臺灣瀧澤科技戴雲(yún)錦便樂觀看待集團與Nidec的合作,且強調Nidec的態(tài)度也相當積極,還會主動詢問臺灣瀧澤該如何提供協(xié)助,未來也不排除雙方透過聯(lián)合採購、零組件代工釋單、產(chǎn)品開發(fā)、品管控制等策略密切合作,持續(xù)降低成本和提高綜效。


    最近Nidec更親自派員來臺,了解臺灣瀧澤在加工設備、技術和品管能量是否足夠?未來甚至可利用臺灣瀧澤廠內已建置的2~7條智能自動化產(chǎn)線,不僅提高效率,也將生產(chǎn)履歷上傳雲(yún)端,更有利於後續(xù)維運服務,將有機會協(xié)助Nedic旗下工具機廠加工多樣少量工件。


    在工具機本業(yè)發(fā)展上,臺灣瀧澤自2020年量產(chǎn)上市、榮獲2021年臺灣精品獎,於2022年熱銷數(shù)百臺的EX-2000YS高精度車銑複合機。即是採用內藏主軸設計,達到更精密的加工精度,同時提升軸向移動速度50%;並且經(jīng)由正副內藏主軸設計,增強Y軸機能,近年來主要跟隨電動車產(chǎn)業(yè)需求持續(xù)成長;利用安裝大量感測器而更為聰明,具備溫控、防碰撞、模擬切削功能,正在申請通過綠色智能工具機認證。


    並將「模組化」的設計概念導入該機種,強調其規(guī)格彈性,能於單機同時展現(xiàn)多機種型態(tài);得以更緊湊的機臺尺寸,達到最佳生產(chǎn)能力與佔地面積的比例,而獲得學校青睞。透過與中興大學合作,測試與蒐集工具機心臟的主軸、螺桿、軸承等模組的大數(shù)據(jù)分析,以確保機臺結構穩(wěn)定可靠,進而提前預測何時該更換耗材,實現(xiàn)「零意外停機(Zero downtime)」。


    同時搭配FANUC控制器的Digital twin功能,以及搭配臺灣瀧澤自主開發(fā)軟體介面,將能源消耗、稼動率監(jiān)控一覽無遺,方便判斷良率、產(chǎn)能和效率,並持續(xù)更新進化,獲得客戶反映佳。同時採取穩(wěn)紮穩(wěn)打策略來保證服務品質,僅先在兩岸提供客製化Turnkey Solution就近服務,於歐美以代理/經(jīng)銷單機為主。


    藉此順應客戶對於單機/複合機種,或搭配工業(yè)機器人、刀倉(庫)等不同需求。如在機臺上,針對加工電動車充電端子、馬達驅動軸等工藝時模擬、切換顯示多工序不同的數(shù)據(jù);再分別提供標準~客製化版本軟體,用於教育訓練留才育才,或未來派往歐美、東南亞地區(qū)支援服務。



    圖四 : 臺灣瀧澤EX-2000YS車銑複合機導入模組化設計的概念,一臺設備同時能展現(xiàn)多種機臺型態(tài),同時以更緊湊的機臺尺寸,達到最佳的生產(chǎn)能力與佔地面積的比例。(source:臺灣瀧澤)
    圖四 : 臺灣瀧澤EX-2000YS車銑複合機導入模組化設計的概念,一臺設備同時能展現(xiàn)多種機臺型態(tài),同時以更緊湊的機臺尺寸,達到最佳的生產(chǎn)能力與佔地面積的比例。(source:臺灣瀧澤)

    圖五 : 臺灣瀧澤除了開發(fā)電動車加工所需硬體機臺,也針對傳統(tǒng)車廠或新創(chuàng)企業(yè)提供客製化多序顯示及模擬等工藝。(source:臺灣瀧澤)
    圖五 : 臺灣瀧澤除了開發(fā)電動車加工所需硬體機臺,也針對傳統(tǒng)車廠或新創(chuàng)企業(yè)提供客製化多序顯示及模擬等工藝。(source:臺灣瀧澤)

    另一家看好電動車發(fā)展的高明精機,也在2021年發(fā)表專為汽機車零組件與小型模具量身打造高速立式三軸加工中心機KMC-168CE,因應精密模具產(chǎn)業(yè)講求高速高精度,將會產(chǎn)生大量的熱導致機器熱漲冷縮,所以在軟硬體設計上,針對「抗變形」及「溫控」做出大幅度的改善與提升。滿足目前電動車將儀表板螢幕逐步從駕駛座、中置,一路延伸到副駕駛座的智慧座艙,而帶來龐大的面板、模具等產(chǎn)品加工應用需求,已取得國外大廠訂單,並期待切入Tire1大廠供應鏈。



    圖六 : 經(jīng)高鋒工業(yè)導入鍛造自動調機軟體,可以依照工具機動態(tài)性能與環(huán)境現(xiàn)況,提供最佳的操作設定導航,快速滿足高速高精加工需求。(攝影:陳念舜)
    圖六 : 經(jīng)高鋒工業(yè)導入鍛造自動調機軟體,可以依照工具機動態(tài)性能與環(huán)境現(xiàn)況,提供最佳的操作設定導航,快速滿足高速高精加工需求。(攝影:陳念舜)

    為協(xié)助工具機業(yè)者切入高階市場供應鏈,工研院近年來也持續(xù)開發(fā)可提升加工精度、效率與壽命更久的軟硬體整合技術,推出可大幅提升4倍加工精度的抑振模組及鍛造自動調機軟體。此首創(chuàng)跨控制平臺的自動調機技術猶如汽車導航器,將可依照工具機動態(tài)性能與環(huán)境現(xiàn)況,提供最佳的操作設定導航,滿足高速高精加工需求。已由高鋒工業(yè)導入開發(fā)高階鍛造輪圈加工應用系統(tǒng),將鍛造鋁輪圈切削效能提高20%,並已售予臺灣最大汽車齒輪傳動零件公司,切入歐美及美系電動車龍頭廠供應鏈,全方位投入佈局高單價的鍛造鋁輪圈。


    **刊頭圖(source:thedenveregotist.com)


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