又大又輕
也是以自動化起家的高僑科技,則著力於製程中的另一種支援性項目──「物流」和「倉儲」設備。
所謂的物流設備,來自於液晶面板各製程間──從原料玻璃基板、摩擦配向、塗佈、CELL組合、注入液晶等共二十多個流程──的串聯。
「我們做過長達一公里的輸送帶,清潔度達到class10,」高僑董事長李義隆解釋,由於面板在輸送過程中,機台因零件摩擦會產生風、揚起灰塵,因此輸送帶的選材和設計必須小心,所謂class10,就是一立方公尺內不能超過10個直徑0.5微米的灰塵,絕對是纖塵不染。
倉儲設備則是在製程中的暫存設施。隨著面板愈做愈大,目前高橋已開發出8代廠的倉儲設施,高達3層樓、面積1,000平方公尺的龐然支架上,有一格格放置卡匣的裝置,重量卻不到20公噸,比日本的倉儲機台輕26%。李義隆表示,倉儲設備的關鍵也是無塵,而無塵牽涉到氣流,可以用電腦分析來檢測品質,技術並不難,可惜國內面板廠基於風險考量,下單的很少。
「廠商還是不信任國產品,」李義隆點出了高科技設備國產化的無奈與挑戰。
精密加工前景亮麗
相對於FPD設備需為每一家下單廠商「量身訂做」,一張訂單吃3年、卻也可能3 年接不到一張單,用來生產、加工各種機械零件的精密工具機,可以量產,具有可長可久的特性,因此是政府的首選。
機械產業中居龍頭地位的精密工具機,是台灣少數能以自有品牌行銷國際的重要產業。2006 年的產值為新台幣1,260億元,排名全球第6,出口值則位居第4。
台灣工具機產業淵源已久,產業結構以中小型企業為主, 整個中台灣,散佈在稻田間、數以千計的各類零件廠、加工廠、組裝廠……,構成了複雜而完整的衛星體系。
「這種中心──衛星體系是自然形成的,」精機發展中心董事長王武雄以他經營的慶鴻機電為例,過去幾年就有不少公司幹部獨立出去,做慶鴻生產的放電加工機(工具機的一種)的零組件,因為產業人脈緊密,又是自己的事業,非常賣力,工廠就一間間地開。
然而,過去台灣工具機主要以中價位策略搶攻全球市場,在精度、效率和穩定性上,和德國、日本的領導品牌有相當差距,許多關鍵零組件也都依賴進口。
經濟部10年前開始以「科技專案計劃」委託工研院、精機中心等機構投入關鍵零組件和單機的研發,近年進一步將技術轉移業界,透過業界合作分工,已開發出許多高速、高精密的「線性馬達工具機」以及高速主軸等關鍵零組件。
工具機除了朝高速、高精密發展外,複合化也是高加值的新趨勢。
所謂複合化,就是將以往製造、加工機械元件過程中,分別由車床、銑床、鑽床等各類不同機台進行的功能整合於一機。
經濟部精密機械推動小組專案經理陳俊指出,由於加工零件或半成品在不同機台間轉換而產生等待與多次上下料時間,佔整個生產週期的40%到60%,在微利時代中,工具機的複合化將可降低人力及時間成本、減少廠房面積,效益大增,已是必然趨勢。而複合化關鍵所需的軟體整合,正是台灣的優勢。
國產化+國際化
與精密工具機發展相關的,是關鍵零組件的進展。
王武雄表示,目前台灣生產的工具機關鍵零組件,如軸承、主軸、線性滑軌、滾珠螺桿等,已進入日、德兩國的產業供應鏈中,近3年的平均成長率28%;但還有更高階、可稱為工具機大腦的伺服馬達和控制器,需要在技術上努力突破國外大廠的專利限制,並擴大企業經濟規模,價格才能更具競爭力。
由於台灣零組件廠的規模小,大部份只能依附工具機廠發展,發展潛力受到侷限,因此政府鼓勵零組件業者跨出步伐,與歐美等國際工具機大廠合作,除了分散一窩蜂往中國發展的風險外,也提高零組件的開發能力和國際競爭力。
以工具機關鍵零組件「滾珠螺桿」和「線性滑軌」起家的上銀科技,就是一個代表。1993年上銀買下德國擁有40年歷史的滾珠螺桿廠Holzer,不但把落後日本的技術拉近一大步,技術更持續升級,應用範圍甚至擴充到醫療、半導體等高精密儀器,擺脫了工具機附庸廠的角色,自成一個獨立產業。
近年在官民合作下,2006年台灣精機產業產值已達台幣8千億元:包括木工、紡織等各類傳統產業機器約佔50%,工具機、機械零組件各為16%,半導體和面板設備佔7%,最新的機器人領域則佔3%。其中成長幅度最大的,是LCD製程設備、工具機、機器人3類,而工具機因為產值大,對整體業績貢獻也最明顯。
10個百億企業
展望台灣產業結構的發展,高科技與服務業是未來主流,而精密機械則是所有高科技產業生產的基礎;精密機械朝高速、高精密、複合化等高附加價值方向發展,將提供其他產業加速升級的動能,從光電、半導體到汽車、電子、3C產業等都將受惠。
「工欲善其事,必先利其器。只有愈來愈高階的精密工具機,才能應付未來台灣各產業升級發展所需,」精機中心總經理詹炳熾舉例,台灣的汽車工業拼圖中獨缺「高效率引擎」這項關鍵零組件,而只有複合程度、精度更高階的工具機(臥式綜合加工機),才能做出燃燒效率高、省油、排放廢氣少的引擎。
「人力是台灣最大的優勢,」詹炳熾分析,台灣機械業近年的蓬勃發展,正得力於優質的人力。因為歐美等先進技術引進亞洲時,日、韓工程師常受限於語文和文化差異;而台灣人的勤奮及教育程度普遍高於亞洲各國,再加上機械產業聚落完整的獨特模式,是其他新興工業國5到10年內難以追上的優勢產業。
然而,放眼全球競爭趨勢,台灣企業仍有相當挑戰。目前全台2、3百家工具機廠,年產值多半在台幣10億元以下,由於沒有能力在海外設據點,售後服務都交給當地代理商,難以做好後續的維修保養。未來隨著精密機械的價值、技術提高,後續服務更形重要,因此「把規模做大」、「把服務做到國外」將是重點,政府已計劃扶植永進、東台、台中精機等10家大廠成為百億規模,以與全球大廠競爭。
如何吸引高級研發人才也是一大關鍵。詹炳熾不諱言,台灣機械業模仿人家的技術快,但要靠自己突破創新「還不習慣」。雖然目前精機生產現場已愈來愈明亮乾淨,和以往金屬粉塵四散、噪音震耳欲聾的形象大不相同,但科技人才還是以高股利的半導體、電子業為首選,機械業員工的碩、博士比例也遠低於半導體。未來精密機械要進一步發展光電、生技、能源、環保等先進產業所需的設備,以及微米、奈米級技術應用,勢必需要更多可做跨界整合的高階人才投入,這又是另一大挑戰。
依目前進展,精機中心預估「兆元」的目標將提前於2009年達成;這當然是個好消息,但橫在眼前的挑戰仍然艱鉅。未來精密機械將如何發揮優勢、再上層樓,與台灣高科技產業共同演出漂亮雙人舞?將是國人期待的目標。
精密零組件一瞥
滾珠螺桿
一般機械馬達進行的是旋轉運動,但要做直線定位運動的話,就要靠螺桿來代勞。例如車床、銑床上的車刀、銑刀,需藉由螺桿前進後退,控制螺桿的轉速,就可訂出進退的速度和加工零件的形狀。傳統螺桿為滑動摩擦,摩擦阻力大、定位誤差也大;「滾珠螺桿」為滾動摩擦,藉成串滾珠在螺桿和螺帽間的螺旋溝槽中滾動,大幅降低摩擦阻力,在搭配散熱技術,即可適用於高轉速及瞬間加減速等情況;定位上則因螺桿和螺帽間的空隙被滾珠填滿,可由電腦精準定位,而達到肉眼難以分辨的微米級誤差。
圖為上銀科技的「Super S Series 高速靜音化滾珠螺桿」。
線性滑軌
工具機台上平行於滾珠螺桿兩旁的滑軌,其構造也是影響精密度的關鍵之一。線性滑軌也是一種滾動引導,利用滾動體(鋼珠或滾柱)在滑軌與滑塊間做滾動循環,由於摩擦係數只有傳統滑動引導的1/50,使得負載於其上的平台能以高精度移動,而達到微米級的定位精度。
圖為上銀科技的「靜音式線性滑軌」,除了低噪音設計,更加裝專利「同步聯結器」,在鋼珠運行時均勻潤滑,可持續使用超過2,500公里不必重新潤滑,大幅提升機台運動的平順度。
微型鑽頭台灣發光!
微型鑽頭專門用於印刷電路板(PCB)鑽孔之用,隨著3C產品的輕薄短小,電路板的線路愈加精細,相應的鑽頭也必須愈來愈細。高僑科技生產的微型鑽頭直徑在0.1 毫米(mm)以下,且硬度高而耐磨耗,可以使用2,000孔到10,000孔的鑽孔次數。
鑽頭設備的關鍵技術是「CNC切勾槽研磨機」──在微型鑽頭半成品上切出鑽針所需要的螺旋狀──由於要在直徑不到0.1mm的針上切勾出螺旋,早先僅日本、瑞士有此技術,2002年高僑向經濟部申請研發補助,自行開發製造。
此外,高僑還將全隻碳化鎢的鑽頭,改為把柄以不鏽鋼材質替代,並開發特殊接合技術,得到美、德、中等國的專利,大幅降低成本,增加國際競爭力。
summary="台灣機械產業結構: 1.類別 2.主要產品 3.2006年產值占整體產業比例">
台灣機械產業結構
類別 |
主要產品 |
2006年產值占整體產業比例 |
傳統產業機械及模具 |
紡織、塑橡膠、食品、包裝印刷機械等近20類。 |
57% |
★工具機 |
車床、銑床、磨床、鑽床、鑄造、模具、放電加工、綜合加工沖壓設備等14類。 |
16% |
★機械零組件 |
齒輪、滾珠螺桿、線性滑軌、軸承、馬達、控制器等上千種。 |
16% |
★半導體與平面顯示器製程設備 |
半導體IC:
前段:薄晶圓自動貼撕膠機、晶粒檢測機、銲線機等。 後段:自動封膠機、覆晶黏晶機、沖切成型機、開短線測試機等。
平面顯示器FPD: 前段(Array):包裝拆包裝設備、彩色濾光片檢查機、卡匣設施等。 中段(Cell):偏光板貼附機、光洗淨機、點膠機、光罩檢測機、濕式表面研磨機、雷射短路板切割機。 後段(Module):點燈設備、TAB/COG/COF構裝設備、ACF貼片機。
|
7% |
★機器人 |
半導體與光電機器人、搬運用機器人、自動清潔機器人、產業機器人關鍵零組件。 |
3% |