2019年日本工具機發展動向(上)-機械資訊5月刊

主動出擊應對的 3 個趨勢

翻譯/蔡淑芬 大阪臺灣機械服務中心

2018年工具機的訂單是屬於高水準的狀態。最近雖然有減緩的感覺,但是目前這樣的速度,在2019年的訂單仍然可以預期會有高水準的表現。此外,使用機器人以達到自動化、物聯網(IoT)、人工智慧(AI)技術的使用,使得生產性能提高等,FA業界需要為客戶解決的問題會是各式各樣的。在這樣的環境下,2019年FA業界應該以怎麼樣的目標作為主動出擊的方向?本編集部將以3個主題: ヾ自動化 ゝIoT•AI ゞ汽車的電動化,作為未來FA業界所要應對的「大潮流(megatrend)」。本特集中也將針對這3個趨勢,分析目前FA製造商的現況,以及未來應該採取的措施。

1. 2019如何主動出擊?
自動化、IoT•AI、汽車的電動化3大潮流的焦點
今年是2019年。雖然FA業界目前延續前一年,處於良好的狀態,但因為美國和中國之間的貿易摩擦問題,以及許多的問題交雜產生的各種問題,使得未來仍處於一個不明朗的狀態。在此,編集部將以目前環境下,FA業界所要面對的、應該要傾注全力發展的課題:ヾ自動化 ゝIoT•AI ゞ汽車的電動化,此「3大潮流(megatrend)」作相關介紹。

超越2017年,成為歷史新高
1兆6,804億日圓。日本工作機械工業會(日工會)在12月11日發表中,統計2018年1~11月工具機訂單總金額(速報值)。之前史上最高紀錄是2017年的1兆6,455億日圓,但在2018年11月為止的累計金額就已經超過這個數值。照這樣的情況來看,2018年確定可以突破1兆8,000億日圓。11月的訂單總額和前一年同期相比減少16.8%,1,317億日圓。11月單月為過去第4高,和10月一起連續2個月低於1,400億日圓。

第29屆日本國際工具機大展(JIMTOF 2018)於去年11月舉辦。到場人數超過上一屆,共有15萬3,103人。但是在訪問場內的多數工具機製造商工作人員時,大都表示「潮流正在發生變化」。根據這樣的說法,在目前看來,也看到部分工具機的訂單有減少的趨勢。盡管如此,11月訂單總額看來仍然是不錯的,超過1,000億日圓。期待2019年仍維持前一年度的高水準訂單的表現。

不安因素及挑戰問題堆積如山
雖然目前對工具機的需求很高,但是不安因素也很高。從線性滑軌(liner motion guide)裝置到滾珠軸承、鑄物的進貨延遲等狀況來看,從2017年後半開始,工具機的交貨時間長期化,此狀況到現在仍持續著,並未停止。此外,也不得不注意美國和中國的貿易摩擦問題的動向。中國的工具機用戶似乎出現了設備的投資,一部分使得FA業界開始受到影響。

在中國,中國商務省於去年10月,針對日本工具機5家製造商所輸出的立式加工中心機(MC),可能有不當的反傾銷(anit-dumping)的嫌疑,開始進行調查。11月22日的日工會例行會議中,飯村幸生會長(東芝機械會長)擔心地表示:「調查對象若從立式MC開始,甚至是範圍更加擴大的話,那麼一定會造成巨大損害。」今後的動向也要加以注意。

業界目前也還有許多待解決的問題。其中一個是自動化。目前製造現場,全世界都面臨到人力不足的窘境。FA業界已經開始有使用機器人的自動化建議,但為真正解決人力不足的問題,有必要在未來進一步推動自動化。

另外在今年4月實施的「工作改革相關法案」,比以往更要求高生產性的工作方式。為能達到高生產性的主要工具,雖然是有物聯網(IoT)及人工智慧(AI)等電子科技技術,在FA業界也要好好為了客戶,有必要將物聯網(IoT)及人工智慧(AI)等技術,好好磨練成熟。

此外,目前最大客戶的汽車業現在正處於100年一次的轉型期。隨著電動汽車的興起,未來汽車將轉向電動汽車,那麼汽車引擎等主要零件的需求將下降。工具機的需求結構也將完全改變。雖然許多人這麼認為,「內燃機的需求將會持續一段時間」,但是仍需要洞悉客戶的需求及動向,並為此提早做準備。

即使未來不確定,也要成長?
各種問題、不安因素等綜合性結合在一起,很難預測2019年的工具機市場趨勢。但是,即使前景不確定,在這樣的環境中,我們仍需要前進,發展業務,以謀取事業的成長。那麼在2019年各企業應該採取怎麼樣的主動攻式呢?編集部將FA業界所要面對的、應該要傾注全力發展的課題:ヾ自動化ゝIoT•AIゞ汽車的電動化,此「3大潮流(megatrend)」作相關介紹。2019年ヾ和ゝ的需求預計將會持續地提高。這不就是今年應該要比以往更要關注的領域嗎?ゞ是屬於中長期的課題,預計在未來也是重要課題,那麼從現在開始便要提早作準備。

ヾ~ゞ同時也是JIMTOF2018的主題趨勢。許多的參出展廠商展示了具有高獨立性的高自動化系統、IoT、AI等。另外,一部分的出展廠商展示了具有EV意識的產品,也受到參觀者的注意。

在本特集中將以此3大潮流為主軸,除了瞭解目前FA製造商的現況,也將追蹤未來目標之方向性。我們採訪了金屬加工機製造商天田控股株式會社(Amada Holdings)的磯部任社長。他表示,致力於自動化對應,及提出自己的IoT解決方案,在2019年將持續貫徹這樣的「主動出擊的經營」方式。

對於此3 大潮流顯示在JIMTOF中的展示商品中,我們將介紹FA製造商目前的現況,並且採訪目前走在這潮流上的業者。這當中自動化的部分,採訪了自動化推進協會的松元明弘會長,IoT•AI部分為Beckhoff Automation (橫濱市中區)的川野俊充社長,汽車電動化部分則是日本EVclub的舘內端代表理事。

最後,依據各種統計資料,將工具機開始於FA業界的市場動向及不安因素等分析後作成報告。(桑崎厚史)

2.2019這樣主動出擊
[訪問]天田Amada Holdings磯部 任社長
預計利潤收益會增加貫徹「主動出擊的經營」
「第29屆日本國際工具機大展(JIMTOF2018)」中,Amada Group利用自家的物聯網(IoT) solution 「V-factory」,將工具機的運作狀況可視化,並提出最新機器自動化的提案。在一片景氣減退的預想中,天田Amada Holdings的磯部任社長則是認為「預計2019年利潤收益會增加」。天田Amada Holdings的主力產業是鈑金工機械事業,將推出能夠滿足廣大客戶需求的最新技術、商品及服務。磯部任社長示將持續貫徹「主動出擊的經營」方式。

—對於目前的景氣及2019年,有什麼看法?
目前在業界普遍認為2019年將是工具機放緩的一年,但是我們並沒有這樣的感覺。目前看來,10月、11月本公司的銷售額均超過前一年度同期,而本公司獨有的「Amada DI」的紀錄也創下歷史新高。在德國的EuroBLECH、日本的JIMTOF、美國的Fabtech等大型展示會的狀況中,可以實際感受到對新設備的高度需求。客戶將面對許多各式各樣的問題,他們追求的是可以提高生產力的解決策略。所以我們感受到的是他們對設備製造商的高度期望。

—對於這樣的期待,所採取的措施是?
主要可以分為3大部分:ヾ透過最新的光纖雷射技術,達到壓倒性的優勢,ゝ不止包括波紋加工(bending)工程,還加上雷射複合加工工程,以推動自動化。ゞ包含IoT在內的服務再建構。未來的3~5年的產品,我們提出了這樣的提案。

—請詳細說明各個部分
2010年成功開發光纖雷射振盪器以來,隨著高輸出流量,使得光源的品質也在提高。但是,目前單靠振盪器的進化很難達到差別化。客戶各式各樣的需求包括加工的速度、品質、厚板的對應、鐵以外材料的對應等。今後一邊控制原有的輸出,一邊擴大加工的領域是很重要的事。透過應用程式,也就是加工技術、控制、軟體等綜合能力來滿足客戶需求。

—應用程式、加工技術的實例
A m a d a 天田在去年的EuroBLECH中就已經發表了最新的光纖雷射技術「軌跡光束控制技術(Locus Beam Control Technology)」。鋁及不袗的切割加工,不僅可以大大提高表面品質,切割速度是以往2倍以上,加工成本約1/2。在會場吸引了參觀者的注意。

—關於自動化
近年來我們致力於波紋(bending)加工。波紋加工是特別需要人工的技能性工程。目前的成果,過去幾年的自動化需求,和前一年相比增加了20%,特別是最近自動模具交換裝置和機器人系統升級的高端商品的成長也非常顯著。透過效率化的實現提高生產力的概念,也增加了雷射加工的自動化。即使是用光纖雷射器等使得處理速度加快,但如果前後的工程和速度不能夠互相配合的話,那麼將會出現瓶頸。所以若僅僅是提高工具機本身的速度,是沒有辦法讓客戶想要的利益達到最大。

—自動化的需求非常旺盛
2015年在福島縣成立了自動化裝置的生產工廠。接著在去年夏天,因為提高了自動化,使得生產能力增加了1.4倍。即使這樣也趕不上需求。依照本公司的2021年度計畫目標是銷售額為4,000億日圓。在這當中自動化裝置占的比率,在2018年自動化需求的增加就超出了預期。不僅是鈑金工具機,沖床、切割機、帶鋸機(bend saws)、車床、甚至是新商品都需要有自動化的對應。

—關於IoT技術
我認為將IoT物聯網導入鈑金工具機的意義重大。因為鈑金加工比工具機加工更為複雜,而且超越工具機。零件完成之前所需要的工序繁多,前後的工程狀況的可視化,能有效地控制加工狀況。首先,將運作狀況資訊化、可視化。不只是機具本身,同時也連上了工廠內、公司內的網路,因此可以提供各種的服務。Amada的售後服務的比率很高,也是我們主要的特色之一。比重大的話,要提高客戶的滿意度,那就必須更加投入心力。

—以服務為主的IoT
現在可以說是服務的轉換期。獨立的IoT Solution「V-factory」從去年5月開始運作。可以做到運作狀況的可視化及遠端診斷。對客戶來說,重要的工具機是不會停止運作的。為此,我們已經做好了準備。在英國公司提供IoT Solution作為售後服務包,這算是一個成功的例子。在日本,我們首先考慮在機器上搭載可以將運作狀況可視化的功能,此為標準配備,並一次擴展網路設備。

—銷售額要達4,000億日圓的方法
我們目前計畫是致力於建構全球的供應體制,以實現未來5年的成長。2017年在法國擴展我們的工廠,2020年預定在北美有新工廠的運作。在日本以雷射、自動化裝置為中心,有必要提高製造高難度商品的生產能力,因此我們決定增加富士宮工廠(靜岡縣)及土岐事業所(岐阜縣)兩所主力工廠的生產能力。在歐洲,因為英國脫離歐盟,有著不確定因素。然而目前北美保持景氣好轉,在亞洲,雖然中國感覺上是停滯不前,但是泰國和印度正在增長。在日本從訂單積壓的狀況來看,我們可以預期到2020年市場可以維持樂觀。因此,2019年也將積極地持續貫徹「主動出擊的經營」方式,預計收入利潤也將持續增長。(芳賀 崇 採訪整理)

3.符合大潮流/自動化
工業機器人擔任多樣角色自動化不只是交換工作工件
除了車床和加工中心機外,將自動化機器安裝在磨床及放電加工機也是很常見。近年來工業用機器人急速發展,並應用在工具機的自動化。不只是工件交換,許多企業也提出各種用途。如果只是工件交換,那也是有各式各樣的自動化機器但工業用機器人還能夠有許多功能,像是測量及夾具更換等。

工業用機器人存在感的提高
根據日本機器人工業會公佈的工業用機器人的用途別出貨台數來看,2013年工具機上搭載的機器人為5,652台,但到2017年增加了2倍多達1萬3,199台。特別是2016年到2017年有驚人的成長。

說到工具機加工的自動化,會先想到的是裝卸(load and unload),也就是工件的交換。2017年工具機加工的機器人出貨量是1萬3,199台,當中就有1萬1,907台是裝卸(load and unload)用機器人。

去年開幕的第29屆日本國際工具機大展(JIMTOF2018)中,也大多展示了工業用機器人。大都數企業除了展示工件交換外,也展示了機器人可以具有多項加工工程的功能。

取下之後就可測量
舉測量的例子來說。RENISHAW(東京都新宿區、Sean Hymas社長)提出在工業用機器人外圍是加工機和自家的測量機「Equator」,和儲存桶(stocker)並排組合成為一個機器人單位。加工後產品用Equator測量後,收進儲存桶(Stocker)。即使是多孔內徑的複雜測量,用一台機器也可以完成。營銷部的佐藤清志經理表示:「到目前為止,在3D測量機上的更換工程,可以換成精巧又簡單的自動化系統就能達到。」加工後的工件的測量到收進儲存桶(stocker)的展示,在許多其他公司也有看到。

夾具的更換及定位
機器人也可以做到夾具的更換。以往只要談到自動化,一般認為就是單一產品量產,現在可以做到夾具更換,便能夠輕鬆地對應少量多品種的產品。

吉川鐵工(大阪府四條畷市、吉川智貴社長)表示,該公司的鉚釘機(Riveting machine)和協同機器人兩台組合而成。一邊機器人有一個小夾具、另一個機器人將工作工件放在上面。夾具和工件可一起放到鉚釘機(Riveting machine)的台子上,夾具握住的同時進行壓合填縫(caulking)加工。鉚釘機(Riveting machine)的台子是平的,由機器人作夾具的定位。在實際展示時,填縫的位置是2個工件和3個工件交互加工。每一次夾具也會跟著交換,這可以是靈活運用的加工。東京營業所長高山周一郎表示:「這個系統沒有透過系統整合商(system integrator),完全是我們公司自己研發而成的」。

讓機器人帶著工具
不是在機器人的前端附上機器手臂來做工件的交換,而是提出讓機器人帶著切割工具,當成加工機來使用。系統整合商(system integrator) TRI ENGINEERING(名古屋市守山區、片山誠二社長)展示了以機器人作切割加工,該機器人最大可搬運130kg工件的大型垂直多關節機器人。可以更換工具,從立銑刀加工到鑽頭、螺紋加工、去毛邊加工等都能做到。如果想用小徑鑽頭打孔,那麼不僅是工具,就連馬達也可以自動更換成高轉速類型。不只是像鋁一樣的輕金屬,也可以做鋼材料的加工。岡丈晴理事表示:「『原來機器人還可以做到這樣啊~』很多人都很驚訝。雖然精度比不上工具機,但是和大型的工具機相比,價格便宜許多。」

在前端搭載測量機器
讓機器人裝上測量器具也是有方法的。第一測範製作所(新潟縣小千谷市、木村敬知社長)展示了參考方法,在機器人的前端加裝了該公司的空氣測微器(air micrometer)及螺絲規(screw gauge)用的自動檢查裝置。孔的內徑測量及內螺絲(female screw)的檢查已經自動化了。

內徑測定系統是可以更換頭部,直徑為5.5mm及15mm兩種的孔的測量。內螺絲(female screw)的檢查是特別針對傾斜台子上的工件的上面及側面,檢查螺絲孔,也能針對斜孔做檢查。

吉瀨淳一營業部長表示:「大多數都希望測量能夠自動化,這樣測量的品質也會比較穩定。」這次也有許多其他實例,提出工業用機器人各式各樣的用途。比較工件交換的速度,比起工業用機器人,也有許多速度更快的自動化機器。但是不只是工件的交換,機器人還具備其他多樣的加工作業功能。所以提出許多機器人自動化的提案,要讓金屬加工領域的機器人在未來更加速普及。(曾根勇也)

3.符合大潮流/自動化
對應機構潮流的自動化量身訂製的自動化普及關鍵
新一代的自動化是甚麼樣?是搭載很多感測器嗎?透過數位技術實現完全自動化的系統嗎?日本自動化推進協會松元明弘 會長表示(東洋大學教授),並不是那樣,而是自動化在廣泛的應用領域,簡單的機構和數位化技術,進行適當的組合,讓中小企業能夠導入的〝量身訂做的自動化〞

—以前和現在的自動化導入環境有變化嗎?
無論是哪個時代,對製造業而言,自動化都是重要的課題,這幾年其目的已經改變。不僅是「努力降低成本」,也必須「人手不足對策」,讓目前為止沒有導入自動化的領域,也能夠自動化。此外,提供自動化系統企業也有變化。今後在自動化領域,占很重要的責任是導入機器人等,在構築自動化系統的系統整合人材SIer。

—SIer的團體已經設立
2018年系統整合SIer的團體,由FA機器人系統協會久保田 會長(三明機工社長)發起成立。在產業界推廣系統整合SIer的技術能力、經營基礎的強化,改善事業環境等。系統整合SIer若是能夠在企業活躍化,必然能夠加速自動化系統的普及。

—普及擴大的瓶頸要因是什麼?
對中小企業而言,導入的障礙有成本問題。中小企業目前的問題是人手不足,雖然想到要自動化,但是又面對高成本問題,因此,遲遲未導入。為了有效壓低成本,方法是靈活運用機械機構。例如:透過數個單元機構進行連動作業,掌握時序,讓其動作,這樣可以省去許多各別單元驅動、或控制設備的成本。透過串聯等機構,能夠簡單且確實讓數個單元同期動作,達到降低成本的目的。

—機械機構的知識很重要?
沒有錯,這不僅是省去控制設備、驅動設備,省去不必要的設備這樣的概念稱為「簡易化改善」手法。利用重力等自然的力量,讓工件能夠自動定位,或整列,發揮創造力的話,可以省去控制設備,或驅動設備。這樣的手法,以往在汽車領域就有推動過。這在現場改善活動中,創造出低成本的自動化LCA(Lo-Cost Automoion)。包含「簡易化改善」手法之機械機構若是順利導入自動化系統的話,能夠創造出低成本,且效果很大的自動化系統。

—最近在自動化系統上,大量導入感知器的情況很多
新一代的自動化,物聯網IoT等數位化技術是不可或缺,但只是那樣並不完美。包含「簡易化改善」的機械機構技術和IoT等數位技術,適才適所的加以組合搭配,才是現今時代追求的價值,這才是自動化系統真正目的。

—面對的課題是甚麼?
機械機構雖然很方便,但是會使用的人並不多。現今時代在大學的機械工學科,或機械工學相關,重點並不是放在機械機構學的學習,在學校也要學習控制等方面知識,這樣就減少了原本機械機構方面的學習。當然在大學的機械系,老師有傳授機械機構方面的理論,但是面對實際設計時,時間還是不夠的。這種現象從20~30年前開始,就形成了這種現象,因此,第一線的技術者,並沒有使用機械機構的人很多。最近機械系將資訊技術導入課程中的情況很多,這種現象越來越多。

—自己公司導入自動化系統時,理應注意什麼?
今後自動化的重點是「慾望過頭」。汽車產業等,幾乎無人化的完全自動化工廠很多,但這是中小企業難以複製的。物聯網IoT,最近常常討論的是「量身訂做的IoT」,因此,在自動化方面,理應是量身訂做的自動化。首先是僅將重點放在容易的自動化上面。

—其他呢?
關於導入自動化失敗的教訓是否也應該被提出,一般都是透過書籍或報告案例中提到成功的案例,但是自動化推動過程中的失敗,或改變的部分應該有才是。

—要如何掌握這方面資訊?
那也只有直接去拜訪企業才能獲得這方面資訊了。2018年以埼玉縣為中心,武藏野銀行和東洋大學合作,對縣內的中小企業舉辦學習會(Digital engineering Academy,不僅是學習自動化技術的課程,而是學習量身訂做的自動化成功案例。透過直接拜訪,並不能掌握真正的資訊,因此,將該區域的企業邀請來一起討論。這樣的模式若能夠推廣到日本全國各地,考量能夠讓更多的中小企業達到自己量身訂做的自動化更加普及。(曾根勇也)

資料來源:月刊生產財marketing,2019年1月號,頁P.A40~A49。