領袖觀點|台灣工具機產業在電動汽車浪潮下的處境和對策

作者:

彭昭群

刊登日期:2021/06/29

前言
隨著電動汽車的普及化,工具機產業也跟著遇到相應的衝擊,是危機還是轉機? 電動汽車革命已經獲得了不可阻擋的趨勢,由特斯拉、比亞迪等開拓者和其他各種電動汽車(EV)的第一批採用者發起。內燃機(ICE)動力汽車很快將被視為一種過時的技術。據估計,到2040 年,超過 50% 的乘用車將是電動汽車。汽車領域占工具機大約40%的市場,那麼工具機需不需要或是說該如何做相應的變革呢?重點是數十年積累的用於加工汽車零件、物流網絡等的設備,這些大量資本投資的生產能力在某些程度上也變成了阻力。從 ICE 到 EV,本文將關注加工汽車零件的工具機前景,討論電動汽車的市場變化將如何影響它們。在整個供應鏈上的參與者,尤其是工具機(機床)製造商,是否有足夠時間來重新裝備或改變路線?繼續保持台灣工具機在汽車零配件上的優勢。

電動汽車-時代的潮流
中美貿易戰, 英國脫歐,Covid-19,都無法阻止電動汽車的大勢。目前的趨勢就是在2035-2040間, 電動汽車(純/混電動)的銷量會超越內燃機汽車,如圖1。

圖 1 電動車市場 來源: BNEF

工具機-從內燃機到電機的衝擊
與內燃機 (ICE) 車輛相比,EV 製造中的一個關鍵區別是傳動系統中的部件數量。EV將不再需要排氣系統、曲軸、發動機塊、排氣頭等部件。隨著純電動汽車的興起,汽車製造對內燃機發動機缸體、活塞、閥門、缸蓋、曲軸、凸輪軸和連桿等零部件需求相應地減少,與之相關的機床需求也逐漸式微。由於沒有發動機,變速箱也相對簡化。雖然沒有公認/標準的計算,我們還是粗略判斷純電動汽車的零部件數量大約為傳統內燃機汽車的50%-70%。如果全部替代內燃機汽車的話,估計機床和工具消費將會大幅減少30%-50%。這意味著過去為適應這部分零件構造而衍生出的銑削、鑽孔、搪削、螺紋加工、磨床等多種複雜的金屬切削加工工藝將不在使用,而為適應這種加工衍生出的各類工具機及專用機、自動化生產線、刀具也將失去原有的作用也直接導致汽車機床製造的市場收縮。即使一部分的新能源汽車採用混合能源而保留了內燃機系統,那也只是一個過渡,畢竟當純電動普及, 里程/充電無憂之後,混動的意義就不大了。以目前情況來看,純電動汽車將是未來發展的大勢,而採用電力的動力總成方向對工具機市場的影響是不可忽略的。而且我們還要看到,動力總成改變只是新能源汽車變化的一部分,電動車是結合IT的一個創新產業,隨著新技術、新材料、新結構的應用,機床行業需為此做出的調整將越來越多。

PTR(Power Technology Research)報告2017年全球工具機市場價值達980億美元。其中約40%歸因於汽車製造業(390億美元),而到了 2030 年,汽車機床市場將僅達到 510 億美元,複合年增長率為 1.9%,高於 2017 年的水準。PTR預測,汽車機床市場將在2026年開始萎縮如圖2所示。

圖2 汽車工具機市場 – EV 出貨量預測 來源:Power Technology Research report (2018)

基本上在今後5年,工具機市場還是穩定的。主要也因為新增加的一些元件需要為電動汽車生產,如電池外殼、單速變速箱、充電樁等。此外,電池本身的製造可能為機器製造商及其元件供應商提供機會。然而,「淨」市場量仍將是赤字,因為電動汽車的新增仍不足以填補ICE需求減少留下的缺口。即使是純電動汽車,對車橋、傳動軸、刹車器等零部件的金屬切削加工需求基本保持不變。反而新能源汽車輕量化的車身材質、全新的電池系統、電機為主的動力總成和電控系統,讓汽車生產商有了新的,多樣的生產要求。隨著電動汽車的大批量投產,動力系統出現了高度集成化(從電機/電控/減速器的三合一,到現在日本電產的六合一,華為的七合一)、電機永磁同步化、高功率密度化、減速系統多檔化、冷卻系統多樣化的趨勢。集成化、模組化、高效化和數位智慧化已成為重要發展方向,而技術創新則會是加工行業一個新的突破點。譬如在新能源汽車驅動電機的製造中需要對電機軸、電機殼體等進行金屬切削加工,對新增加的各類模具的金屬切削加工等。

下面,我們著重來談一下引擎和電機,因為引擎是工具機最重要的應用場景(佔據了20~25%的工具機市場),而它將被電機取代。 根據IEA的數據,從2016年至2025年,電動汽車出貨量預計將以年均35%的速度增長。這為電動汽車傳動系統核心部件製造商提供了增長機會:牽引電機和電池。得益於中國和美國等國家的電動汽車激勵計劃,2019年全球電動汽車市場增長了15%,達到280萬台。預計這種增長在未來幾年內不會放緩,並將推動對電動汽車所有部件(包括牽引電機)的需求。

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