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掌握智慧製造大趨勢 迎接兆元機械長多行情》好股製造機

2018-06-13
作者: 郭庭昱

(圖/達志)

我最近要買一隻機器手臂,6軸、15公斤,同樣是KUKA品牌,10年前要花台幣200多萬元,現在20萬元就買到,」台大副教務長、土木系教授康仕仲最近被加拿大亞伯達大學延攬,擔任建築、機器人跨領域研究中心主持人,引發各界熱議「台灣頂尖人才外流」,他為了新職位採購機器手臂時,才發現10年來價格跌了9成,更確定機器人時代來臨。

康仕仲的專長是工程視覺化(將工程設計做成3D視覺模型)以及自動化機器人技術,去加拿大要發展用機器人來「生產房子」。原來當地天氣冷,一年有半年不能在戶外蓋房子,如果可以在工廠內做好牆壁、窗戶、屋頂、結構等,去現場再像堆積木般組裝起來,一來省人工,二來提高蓋房效率,24小時關燈也可以生產,用機器手臂取代建築工人,理論和實務連結,又滿足創業的成就感,吸引他舉家遠赴加拿大圓夢。

機械手臂大降價的背後
台灣業者突破日德壟斷市場局面

在工廠內製造木屋,很瘦的女孩子也能操作機器,做結構組裝,「從台灣可以訂購加拿大的房子,裝在貨櫃運過來」,康仕仲除了懂技術,也了解經濟因素才是驅動進步的力量。

勞工愈來愈貴,一定會走向工程工業化、建築工業化,需要精準度、可以標準化的東西,都會在工廠生產。「如果人工對人工,台灣比德國便宜;如果台灣人工和德國機器人比,我就不確定誰貴了。」事實上,現在已經可以將廚房設備的尺寸量好,傳到德國自動化生產後運過來,總價格不會比台灣師傅訂做更貴。

機械手臂降價的背後,是台灣及其他業者加入供應,逐漸打破過去由日本、德國壟斷的局面,以量制價,去年,台灣機械業總產值已經突破兆元台幣,達1.1兆元,成為繼半導體、面板之後,第3個兆元行業。

除了供給,另一隻推手是需求,勞工成本上漲,中國不再是獨強的世界工廠,部分企業開始不再只看到低的勞工成本,而是考慮管理、稅賦、運輸、庫存、甚至於罷工後的總成本,將工廠遷回先進國家,並搭配自動化、彈性製造,提高產品附加價值。

事實上,2009年4月,美國前總統歐巴馬就開始推動重返製造業,川普加大力道,除了減稅利誘,還祭出貿易制裁威脅。金融風暴後美國領先復甦,最近公布五月的失業率為3.8%,創下18年來新低,然而,勞工的單位時薪卻持續創新高。

去年,麥肯錫全球研究院(MGI)發布「工作的消失與崛起」報告,預估至2030年,全球約有4億個工作會被自動化取代,包括機器操作、設備安裝及維修、餐飲準備等工作,受到自動化威脅程度最高。

機器人全面入侵各行業已成趨勢,也成為各國國力較勁的標準之一。哈佛大學教授肯尼斯.羅格夫(Kenneth Rogoff)提出有趣的問題:未來100年間,接手生產工作的將是中國勞工還是機器人?如果機器人和人工智慧是未來的主要生產力量,這將損害中國的製造優勢,而且照顧太多人口反而是中國的負擔。

全球瘋搶機器人
亞洲市場成長最快,韓國密度最高

國際機器人聯盟(IFR)剛剛發布機器人密度值(製造業每一萬名勞工平均使用幾部機器人_統計,2016年全球平均是使用74部機器人,2015年則是66部,年成長12%,各地正加速自動化。這個機器人密度值在歐洲是99部、美洲84部、亞洲63部。然而,亞洲近年快速成長、急起直追,從2010到2016年間,亞洲的自動化設備年均增幅是9%,美洲7%,歐洲僅5%。

再看各國差別,韓國從2010年起製造業機器人的密度居全球之冠,達631部,是世界平均值的8倍,主要應用在電子業以及汽車業。新加坡以488部排名第2,約9成的機器人安裝在電子業。台灣以177部排名第10,與電子業代工訂單有關,工業機器人的需求高。而中國推動「中國製造2025」,規畫於2020年要躋身全球前10名的高自動化國家,IFR預估,中國對機器手臂的需求殷切,2019年還要買下全球4成的手臂。

去年,來自中國的需求在市場上大掃貨,全球工業機器人龍頭、日本的安川電機(Yaskawa)2017年度(2017年4月到2018年2月,因會計年度調整,僅11個月)業績大好,營收、純益皆創歷史新高,受惠於利潤率大升,純益成長的幅度遠高於營收成長的幅度。不只大廠如此,日本機器人工業會(JARA)的統計顯示,缺工帶來工廠自動化需求,日本產業的出貨額創歷史新高。

台灣自動化的龍頭上銀也不例外,2017年營收年成長31%、稅後淨利狂飆134%,董事長卓永財指出,幾個主要國家產業結構改變,推動新的大量需求,從半導體、面板到汽車廠,整體產業結構優化,要求更高的設備精密度,不但讓上銀供不應求,也藉機與以往接觸不到的國際大廠如英特爾、蘋果、豐田,建立直接管道。

機械業躋身第3個兆元產業
日廠安川、台廠上銀同感市場爆發

這一波自動化設備的掃貨狂潮,還讓台灣機械業多年美夢成真,2017年產值終於突破兆元台幣,達到1.1兆元,成為繼半導體、面板業之後,第3個兆元產業。分析各子產業的成長,半導體及面板設備成長最快,年成長率達62%;其次是滾珠螺桿及齒輪類,及特殊功能機械皆為32%。台灣的機械產業,從零組件的滑軌、螺桿、驅動器,到工具機、控制器、軟體平台等,一應俱全。就連機器人手臂轉動最關鍵的減速器,目前幾乎全由日商把持,台商仍不放棄,持續研發中。

長期參與產學合作的中正大學前瞻製造系統頂尖研究中心、機械系教授姚宏宗指出,早期工具機的主軸及控制器是日本、德國廠商的天下,現在台達電、寶元(屬研華旗下)、新代已經可以生產控制器;上銀也生產主軸;程泰、東台、友嘉、百德可以做出五軸工具機,營收規模多接近百億元。當台灣廠商往層次更高的零組件發展,做出性價比好的產品,逼得日本和德國必須降價,或者提升精度,台灣的兆元產業從此而來。

台灣的機會:
性價比、以柔克剛

更重要的是,可再次透過軟體來提升硬體效能,也就是「以柔克剛」的方式,例如德國機器,可能使用很好的材料、精準的量測等,台灣企業可以利用感測器把線上量測到的誤差,回饋到控制器,並使用數學模型,來調整機器提升精度。這種「軟硬結合」的方式,成本相對低、性價比卻相對高,例如德國製機器約3到6000萬元,台商則以感測、大數據機聯網加強功能,性能沒差太多,卻只要一半價格。

姚宏宗與運動鞋業代工大廠長期合作,擁有豐富的製程自動化實務經驗,近年又開發亞洲第一套的數位假牙系統,利用雷射掃描機得到口腔、牙齒資訊,透過軟體計算假牙模型尺寸,再以5軸加工機雕刻,這套數位假牙系統,希望可取代假牙技師的工作,也解決人工貴的問題。10年前,美國有3成的假牙送到亞洲來製作,現在已漸漸移回去了。所有的製造業流程都有類似之處,關鍵字就是雲端運算、在地製造。

機械公會祕書長王正青則補充,工廠走向自動化,透過感測器收集大數據,放到雲端分析,除了生產履歷清楚,還可以在設備故障前預警,提高生產效率,對於推廣自動產線的業者,最重要是要找很多跨領域人才,包括系統整合、軟體等,累積愈多的自動化經驗,可以提供客戶更好的服務。落實到現實面,雖然大家對於工業4.0朗朗上口;但是,台灣最多是中小製造業,4.0太貴了,他們「只要3.1就好」,台商可以從市場需求大的中低階需求先做,畢竟,再好的產品如果賣不掉都是空的。

機器人的目的是取代人類工作,像人類一樣看要靠視覺;聽或聞要靠感測器;和人類一起安全合作,要用到協作機器人,才不會在動作過程中讓勞工受傷;最後把收集到的訊息傳到雲端平台監控,判斷是否動作,這種思考能力必須靠軟體和AI(人工智慧),這些就是機器人技術的進步趨勢。

近年很紅的「機器視覺」,也是從工廠應用開始,全球領導企業康耐視(Cognex)36年前創業,就是利用演算法,讓讀碼機去讀晶片上的字,目前仍占3成營收,追蹤各類零組件的品質,包括台積電、晶電廠內都有很多應用。近2年康耐視有3成、甚至更高的營收比率來自蘋果,因為手機愈來愈精密,從CPU、電池、臉部辨識都要產品履歷,才能追蹤各家供應商,例如電池爆炸馬上要知道哪一家廠商出錯,即時處理。

自動化趨勢:
有眼、有腦、有觸覺、互連

康耐視台灣區總經理方瑞應表示,總公司每年有15%營收花在研發,產品雖然是工業相機、讀碼器等,但真正的核心能力是演算法、是軟體,機器視覺會朝更精密(晶片愈做愈小)、更立體(3D視覺),除了提供產品履歷,在瑕疵檢測上也很有用。康耐視在台灣主要和各產業的設備製造商合作,例如半導體、印刷電路板、面板、LED、鏡頭及相機組裝、太陽能等。

未來,雖然不可知,影響全球的變數包括通貨膨脹、勞工意識高漲、地緣政治、美中較勁等,然而不管哪一項利空因素,都是自動化產業的助力。例如物價、勞工成本高,需要便宜的機器人;每一個國家都要爭取製造業回流,不但創造高端就業,還可在地生產;當紅國際巨頭如蘋果、亞馬遜、谷歌,無不利用自動化、智慧化提高管理效率。不管環境怎麼變,「智造」能力都是關鍵競爭力的軍火庫,台灣機械業產值破兆元,只是趨勢的開端,這將是一個聰明賺、自動賺、賺很久的產業。

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