產業技術評析

一、歐洲工具機展概況
 

歐洲工具機展(以下簡稱EMO)是全球工具機產業兩年一度的盛會，由歐洲工具機業合作委員會(European Committee for Cooperation in the Machine Tool Industry, CECIMO)主辦，於2017年9月18日至23日在全球最大展場：德國漢諾威市舉行。其展館分布和展出內容如下圖1所示，根據展會統計資料超過2,200家廠商參展，六天累計參觀人次突破13萬人次，其中有一半來自海外，期間創造的訂單價值高達80億歐元。
 

資料來源：EMO 2017官網；IEK整理
圖1 2017 EMO展館分布圖
 

二、全球工具機產業發展現況
 

根據Gardner Research 的報告指出，2016年全球工具機市場的消費金額為799億美金，相較於2015年的827億美金呈現小幅下滑3.4%的一個趨勢，消費市場龍頭的中國則是維持275億美金的水準，其次是美國(87億)、德國(68億)、日本(62億)、韓國(35億)、義大利(33億)、墨西哥(23億)、印度(17億)、台灣(16億)、越南(15億)，前十大消費市場中衰退最多的是南韓的部分，相較2015年的45億美金來說，竟然有超過兩成的跌幅，另外台灣、越南和墨西哥的部分則是有5%的下降幅度，而印度和義大利則是成長一成，上述國家在全球消費市場的占比如下圖所示。
 

資料來源：Gardner Research；IEK整理
圖2 2016全球工具機消費市場占比
 

另外，由製造端的角度來看: 大多數國家的產值相較於2015年雖然是下降的，但在經歷了近幾年的新平庸時代，工具機產業終於在2016年年底開始回升，歸功於中國大陸和歐洲部分國家的製造業景氣回升，讓工具機產業燃起希望。Gardner Research的數據顯示這波買氣讓全球工具機產值維持在810億美金，不至於跌破800億美金的關卡，其中日本、南韓和台灣分別是第三、第六和第七大工具機生產國，也是前十大生產國中衰退幅度較大的國家，分別衰退了一成和兩成；相在中國和義大利則是唯二成長的兩個國家，不過成長幅度也只有5%左右。
 

資料來源：Gardner Research
圖3 2016全球前十大工具機生產國及其產值
 

本次展會針對歐洲景氣的部分，歐洲工具機公會(以下簡稱CICEMO)也有揭露一些相關資訊，像是西歐國家(德國、英國、義大利等)的GDP慢慢回升，還有製造經理人指數(PMI)除了西班牙外，從2016年底也逐月上升，截至七月為止，德國、奧地利和荷蘭正在挑戰60大關，表示歐洲製造業的確呈現復甦的狀態，失業率也逐步下降，CICEMO也表示未來的歐洲工具機市場則是看好德國、義大利和2016年持平的土耳其。由於中國和歐洲的復甦，2017年對全球的工具機產業是個不錯的開始。
 

三、展會焦點及標竿廠商現況
 

● DMG MORI
 

本次展會包下整個2館展出該公司針對不同應用領域的機型和新產品，對與參觀者和買主來說，比較能夠一目了然了瞭解各種機型和其相對應的加工能力，除了一般金屬加工泛用型機台外，主要分為積層製造、汽車、航太、模具和醫療，另外還有自動化相關設備。積層製造的部分展出一台雷射融覆式的LASERTEC 65 3D及兩台鋪粉式LASERTEC 30 SLM，主要是在材料增加效率及面積的部分切割市場，雷射融覆式的融覆寬度可達1.5 mm，而且使用異質材料；鋪粉式的則是0.02 mm – 0.1 mm，較適合微小且複雜的內管道或精密零件一體成形。LASERTEC 65 3D機台外觀如下圖4所示。另外在航太領域方面，最吸睛的莫過於DMU 340 Gantry的大型龍門機台，工作空間僅需要12立方公尺，利用HSK-A100 B/C軸合併的設計，節省46%的工作空間(X / Y / Z軸行程為3400 / 2800 /1250 mm)，但是依然保有15,000 rpm的轉速和430 Nm的扭矩，最大工件重量可達30,000公斤，搭配實際切削加工的演示，成為DMG MORI展場中的亮點之一(如下圖5所示)。
 

資料來源：工研院 IEK (EMO 2017)
圖4 LASERTEC 6 3D之機台外觀及其工件
 

資料來源：工研院 IEK (EMO 2017)
圖5 DMU 340 Gantry之機台外觀
 

DMG MORI針對多軸加工也有在這次推出新型機台MULTI PRINT 36，主要是針對軸類工件的高效率加工，利用六個軸向搭配不同刀具的加工提升生產效率，當工件在不同工位時能有集約式加工方式來減少空間，最大工件直徑為36 mm，長度為600 mm。另外在醫療領域方面，該公司也展現了4台不同機型( Mill Top系列、DMU 40 eVO、NTX 1000、SPRINT 20│8)生產一些高精密的人工關節和醫療用品如下圖7所示。
 

資料來源：DMG MORI；工研院 IEK (EMO 2017)
圖6 MULTISPRINT 36之機台外觀及其工件
 

資料來源：工研院 IEK (EMO 2017)
圖7 DMG MORI 醫療領域之工件
 

● MAZAK
 

位在27館中心地帶的MAZAK，以五個i SMART 串聯全場的機台，讓參觀者能夠即時觀看各個機台的狀態及稼動率，(如下圖所示)。
 

資料來源：工研院 IEK (EMO 2017)
圖8 MAZAK EMO展之中央監控螢幕縮圖
 

雖然MAZAK在展出機台數量上跟DMG MORI沒有辦法相提並論，但就展覽的完整度的角度來看則是伯仲之間，也是由終端用戶的角色依機台功能展出，其中比較接近整線產出的機台為FF-5000/40，以汽車引擎的汽缸蓋為例搭配門型機械手在兩個機台間進行自動化加工，並具有線上量測的功能，判定產品是否在規格內(如下圖9所示)。另外比較有特色的臥式加工中心HCR-5000S，展示了由塊狀鋼材切削成水管狀的多軸同動控制能力，藉由選擇不同主軸規格，可滿足各種生產要求，透過冷卻滾珠螺桿及主軸溫控以集結構最佳化的設計達高精度和穩定度，最大工件直徑為700 mm，高度為450 mm，主軸最大轉速為12,000 rpm，X/Y/Z軸行程皆為730 mm (機台外觀如下圖10所示)。
 

資料來源：工研院 IEK (EMO 2017)
圖9 MAZAK FF-5000/40 機台外觀圖及線上量測功能
 

資料來源：MAZAK官網；工研院 IEK (EMO 2017)
圖10 HCR-5000S之機台外觀及工件
 

● DOOSON
 

南韓工具機產業一直是我們在低階產品市場最大的競爭者，本次展會中，DOOSON展出了21台工具機，在自動化的部分也是像Mazak一樣以引擎汽缸蓋展出一的自動化生產單元(NHP 5000 + Linear Pallet System )，其餘機台為車床和綜合加工中心，車床部分以臥式車床居多，由單刀塔型式的經典款到雙刀塔甚至雙主軸搭配門型機械手臂的PUMA TW 2600 – GL來展現高效率以及自動化的解決方案。
 

資料來源：Dooson官網
圖11 NHP 5000 + Linear Pallet System機台外觀
 

在航空產業的部分，該公司宣稱在全球已有500家以上客戶，在該領域也有450位研發人員，個別機型在航空產業的製造能力如下表一所示，相對於台灣工具機產業來說，南韓的低價和貿易優勢是很強大的威脅，雖然機台的性能和台灣還有一些差距，但在航太零組件也現在也以壓低價格搶訂單的情況來說，採用越低價的工具機來壓低成本成本來提高利潤是目前航太供應鏈獲利的不二法門。
 

資料來源：工研院 IEK (EMO 2017)。
 

資料來源：工研院 IEK (EMO 2017)
圖12 PUMA VTR 1216M 機台外觀及工件
 

四、IEKView
 

本次展覽在金屬切削技術來說，精度和穩定度的進展在硬體方面已經越來越難突破，只能靠軟體控制來補償或修正，在機台設計的方面則是都有往集約或是減少上下料時間的的趨勢發展，多數大廠將機台用結構設計或是硬體配置來提升單位體積的生產效率；另外針對自動化的進展也更加多元化，在應用產業的部分來說，更多廠商將航太及醫療列入未來的重點發展項目，一些較為新穎的技術例如3D列印和雷射加工的比例也有提高的趨勢。
 

在智慧製造的部分，則是各家工具機廠商利用控制器都已經可以達到監控機台狀況，另外在量測資料以及其他軟體(例如CAD/CAM)的部分也可以通過資訊的蒐集將數據紀錄下來並加以分析，預防診斷的部分則是持續在發展當中。
 

台灣本次參展廠商眾多，在品牌的知名度上雖然比不過國際大廠，但在與國外廠商的訪談間，也透露出台灣工具機在國際上的能見度也非常之高，並且擁有不錯的評價。雖然前幾年的工具機產業面臨難關，2017年有個不錯的開始後，在未來應用產業端的趨勢變化下，我們有機會的著力點，以及如何想辦法找到自己的定位和提高自己在客戶端的價值是工具機業者需要思考的方向。
 

(本文作者為工研院IEK執行產業技術前瞻研究與知識服務計畫產業分析師)