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機床行業(yè)新聞
航空產(chǎn)業(yè)涵蓋以飛機為中心的制造與服務(wù)產(chǎn)業(yè),是品質(zhì)管理系統(tǒng)最為嚴(yán)謹(jǐn),系統(tǒng)整合技術(shù)最為復(fù)雜的高科技產(chǎn)業(yè),且具備高度產(chǎn)業(yè)關(guān)連性、高附加價值等特性,屬先進型的知識基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。在政府20多年來的輔導(dǎo)與協(xié)助下,臺灣航空產(chǎn)業(yè)已建立高水準(zhǔn)的航空制造與維修技術(shù),品質(zhì)和交貨管理也深受肯定,已經(jīng)成為國際航太大廠的重要合作伙伴。
受惠于全球經(jīng)濟復(fù)甦成長,全球兩大民用飛機制造商波音及空中巴士公司均一致認(rèn)為,未來20年間全球新機需求量將有3萬架以上的市場商機,其中又以亞太地區(qū)的需求量最大,市場占有率超過三分之一;若單看中國大陸市場,波音公司預(yù)估也有超過6300架的需求量。而如A320、B737等單走道飛機將是未來市場的主力機種,將占有整體需求量的70%左右。在燃油價格與環(huán)境保護的雙重考量之下,新型飛機、發(fā)動機的性能、可靠度和燃油消耗率,都成為影響航空公司采購決策的重要因素。因此,如波音B737 MAX、B777X、B787,以及空中巴士A320neo、A350XWB等節(jié)能減碳機種,已成為近年來市場上的主要競爭對手。因應(yīng)全球航空公司對新飛機的采購需求,促使飛機制造商必須提升產(chǎn)量以利因應(yīng);空中巴士A320飛機產(chǎn)量將由目前每個月46架,到2017年上半年增加到每個月50架,到2019年中時更再增加至每個月60架;波音公司則計劃把B737飛機的產(chǎn)量由目前的每個月42架,在2017年中提升至47架,至2019年時再增加到每個月57架產(chǎn)量。因此,這兩家飛機制造商在全球各地的供應(yīng)商,也同步被要求提升產(chǎn)能,增加在機體結(jié)構(gòu)、發(fā)動機等系統(tǒng)與零組件生產(chǎn)量。
目前全球航空公司使用的民航機種,絕大多數(shù)都生產(chǎn)自波音和空中巴士兩家公司,近6年內(nèi)每年接獲的新機訂單量和交機量,均呈現(xiàn)互有領(lǐng)先的局面。
空中巴士公司是歐洲的民航機制造公司,于1970年由英、法、德與西班牙共同創(chuàng)立,總部設(shè)于法國土魯斯。目前市場上的主要產(chǎn)品包括A320系列單走道飛機,以及A330、A340、A350 XWB、A380等雙走道飛機。其中A380是全球載客量最高的客機,最高可搭載853名乘客。
波音公司是美國一家開發(fā)、生產(chǎn)及銷售固定翼飛機、旋翼機、運載火箭、飛彈和人造衛(wèi)星等產(chǎn)品的廠商,也是目前世界上最大的航空太空制造商。現(xiàn)有民航客機產(chǎn)品包括B737單走道飛機,以及B747、B767、B777和B787等雙走道飛機。B787是全球首款大量使用復(fù)合材料制造的主流客機,其使用比重高達(dá)50%。
中國大陸為搶食境內(nèi)的航空市場大餅, 遂于2008年5 月成立了100%國有的中國商用飛機有限責(zé)任公司,投入C919大飛機開發(fā)計畫,希望未來可以躋身ABC三強之列。C919飛機是專為短程到中程航線設(shè)計的機種,可以搭載158~174名乘客。C919飛機于2008年11月啟動,預(yù)計將于2016年首飛,目前國內(nèi)外用戶有21家,訂單總數(shù)達(dá)517架。
航空旅行的快速成長,飛機所直接造成的碳排放量已對地球環(huán)境造成影響,據(jù)歐盟統(tǒng)計在1990年到2006年間,飛機所造成的碳排放量增加了87%。此外,雖燃油價格近期持續(xù)下跌,但燃油成本仍約占航空公司整體營運成本的20%。上述兩大因素驅(qū)動各大發(fā)動機制造商開發(fā)更高燃油效率及低碳排放量的新一代發(fā)動機,如奇異航空的GEnx、普惠公司的PW1000G系列、勞斯萊斯的Trent XWB以及CFM的LEAP等。
奇異航空是美國奇異集團旗下的子公司之一,也是全球商用飛機發(fā)動機的主要制造商之一,主要產(chǎn)品包括GE90、GE9X、GEnx、GP7200、CF6等型大推力發(fā)動機。該公司也與法國史耐克瑪公司以合資的方式共同擁有CFM International公司,投入單走道飛機使用的中推力CFM56和LEAP發(fā)動機開發(fā)與生產(chǎn)制造。
普惠公司為美國聯(lián)合科技集團的子公司之一, 也是主要的航空發(fā)動機制造商之一, 主要產(chǎn)品包括PW1000G、V2500、PW4000系列、PW6000、JT8D、JT9D等各型機種。普惠與奇異除了是競爭對手也是合作伙伴,這兩家公司在1996年以各50%的出資比例成立了發(fā)動機聯(lián)盟公司,制造GP7200發(fā)動機給A380飛機使用,也用于抗衡勞斯萊斯的Trent 900發(fā)動機。
勞斯萊斯是具有百年歷史的英國發(fā)動機制造商,商用發(fā)動機的市場定位主要以雙走道飛機為主,如B787客機使用的Trent1000、A350飛機使用的Trent XWB、A380飛機使用的Trent 900以及A330neo飛機使用的Trent7000等機種。
史耐克瑪為法國賽峰集團的子公司,為軍民用飛機與火箭發(fā)動機制造商,在民航客機領(lǐng)域的產(chǎn)品為與奇異公司合資生產(chǎn)的CFM56和衍生機種LEAP兩款發(fā)動機。使用于單走道客機的CFM 56系列是民用發(fā)動機史上最受歡迎的型號,至今已有超過4,900架飛機選用,至2015年12月為止已交付14,300具發(fā)動機。因應(yīng)節(jié)能減碳趨勢,也推出下一代機種LEAP發(fā)動機,未來將使用于C919、A320neo、B737 MAX等型飛機上。
臺灣航空產(chǎn)業(yè)已切入機體結(jié)構(gòu)、發(fā)動機、內(nèi)裝、航空電子等領(lǐng)域的制造與維修,并且和世界知名航太大廠如飛機制造商:波音、空中巴士;發(fā)動機制造商:奇異、普惠、史奈克瑪、勞斯萊斯;機體結(jié)構(gòu)制造商:三菱重工、川崎重工等,建立長期且穩(wěn)定的國際合作伙伴關(guān)系。且因品質(zhì)和交期符合外商要求表現(xiàn)優(yōu)異,國內(nèi)的機體結(jié)構(gòu)及發(fā)動機零組件供應(yīng)商,已獲5年以上長期訂單,對廠商而言,生產(chǎn)訂單不虞匱乏。
臺灣航空產(chǎn)業(yè)廠商已經(jīng)從早期做單一制程OEM代工生產(chǎn),邁入可以進行航空產(chǎn)品及系統(tǒng)組件ODM設(shè)計研發(fā)制造的階段,年產(chǎn)值至2015年底已達(dá)新臺幣914億元, 較前一年成長約5.1%。目前臺灣航空產(chǎn)業(yè)之廠商家數(shù)大約有140家,從業(yè)人數(shù)已達(dá)到13995人。
1、波音B747-400 LCF大型客機改裝貨機全球獨家供應(yīng)商。
2、全球最暢銷中推力CFM-56發(fā)動機進氣風(fēng)扇葉片全球最大供應(yīng)據(jù)點。
3、航空復(fù)材座椅結(jié)構(gòu)組件亞洲最大制造商。
4、英國勞斯萊斯高推力Trent XWB發(fā)動機機匣全球獨家供應(yīng)商。
5、奇異公司航空發(fā)動機特殊扣件亞洲獨家供應(yīng)據(jù)點。
6、亞洲地區(qū)航空貨柜第二大制造商。
供應(yīng)鏈整合與技術(shù)提升
近年來航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展因供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)變更,衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢改變與市場重新分配情況,主要是因為近年亞洲區(qū)域之經(jīng)濟發(fā)展快速,新機需求明顯大于其它區(qū)域,各大飛機制造商皆以強化亞洲區(qū)制造供應(yīng)鏈(包括材料在地化)列為重要之發(fā)展策略。然國際航空制造大廠并無能力管控數(shù)量急速增加的供應(yīng)商,為加強對關(guān)鍵產(chǎn)品品質(zhì)與交期之管控,航空制造大廠紛紛采取縮減一線供應(yīng)商(Tier1 Supplier)數(shù)量策略,由一線供應(yīng)商整合中下游供應(yīng)商作為品質(zhì)的管控。在此同時飛機制造大廠為取得制造成本與整合成本的平衡,航空供應(yīng)鏈的發(fā)展策略已從工作外包、工作回流調(diào)整為正確尋商。
傳統(tǒng)航空制造供應(yīng)鏈模式,供應(yīng)商可達(dá)數(shù)千家。目前航空制造供應(yīng)鏈模式改變,已縮減Tier1供應(yīng)商至50家。原廠本身僅執(zhí)行整機最終組裝,將系統(tǒng)件、次組件及零件交由一線供應(yīng)商統(tǒng)籌制造,原廠則嚴(yán)格要求一線供應(yīng)商須具備完整航空品質(zhì)系統(tǒng)管理及全制程能量,并能對其次級供應(yīng)商生產(chǎn)線透明度具備完整管理審查能力,透由供應(yīng)商分層管理,大幅降低原廠管理供應(yīng)商成本。以B737以及B787為例,雖然B787外包高達(dá)70%但因為采Tier 1 供應(yīng)鏈管理模式,組裝時間可節(jié)省90%,由傳統(tǒng)的供應(yīng)商管理模式需要30天之久,目前只需要3天即可完成組裝。
此一變革已造成國際航空制造供應(yīng)鏈?zhǔn)袌鲋匦孪磁疲陙砣蚋骱娇罩圃飚a(chǎn)業(yè)皆有亮眼之表現(xiàn)且后續(xù)成長趨勢狀況良好,將開創(chuàng)全球航空制造產(chǎn)業(yè)大量商機,是臺灣拓展航空制造產(chǎn)業(yè)的重要轉(zhuǎn)機。目前政府推動籌組航空產(chǎn)業(yè)A-Team 4.0構(gòu)想,希望結(jié)合價值觀、理念相近的廠商,從原物料、機械設(shè)備、生產(chǎn)制造及物流運輸?shù)榷喾矫嬲希嵘覈趪H航空產(chǎn)業(yè)競爭實力,讓臺灣航空產(chǎn)業(yè)成為國際航太大廠的Tier1供應(yīng)鏈,在全球航空產(chǎn)業(yè)中扮演高階供應(yīng)鏈的要角。
輕量化材料開發(fā)與產(chǎn)品應(yīng)用
由民用飛機材料分布比例改成演變圖中可看出,40多年前鋁統(tǒng)治了航空產(chǎn)業(yè),依重量計算,一架飛機約有80%是由鋁組成,從機身到發(fā)動機的主要零件皆可發(fā)現(xiàn)鋁的存在,因為在當(dāng)時鋁被認(rèn)為是最輕量化、便宜且及最先進的材料。復(fù)合材料、鈦合金、石墨、玻璃纖維也有采用,但占比相當(dāng)少,約3%到7%。
但隨著最近對燃油效率及輕量化的重視,加上復(fù)合材料及超合金的設(shè)計開發(fā)及制造技術(shù)的突破,材料應(yīng)用比例已發(fā)生相當(dāng)大的變化,近期新服役的飛機如空中巴士 A350及 B787僅用到20%的鋁,復(fù)合材料以50%的占比成為使用比例最大的材料,鈦的使用比例亦大幅增加為先前的2倍,約占14%。復(fù)合材料不只應(yīng)用在非主要結(jié)構(gòu)件,如客艙內(nèi)零件,也采用于性能件,如機翼、機身、發(fā)動機和起落架。新開發(fā)的超合金如鈦鋁超合金,在溫度600°C時,仍保有一定強度及抗蝕性,且重量為鎳基合金的一半,奇異的GEnx發(fā)動機的低壓渦輪葉片即使用此材料。另一個新導(dǎo)入的超合金為鋁鋰超合金,擁有低密度、高剛性、易焊接性及抗腐蝕的特性,空中巴士在A380的機體結(jié)構(gòu)中采用此材料。
3D列印(積層制造)
根據(jù)市場研究公司Canalys在2014年針對全球3D列印市場的預(yù)估,產(chǎn)值將由2013年的25億美金大幅成長到2018年的162億美金,年成長率達(dá)45.7%。在航空產(chǎn)業(yè)里,已有多家指標(biāo)性業(yè)者運用3D列印技術(shù)進行測試零件制作及量產(chǎn),此類零件大多擁有極度復(fù)雜的幾何形狀,幾乎無法以傳統(tǒng)制造技術(shù)達(dá)成,或者必須耗費大量的時間制作,但品質(zhì)還不一定可與透過3D列印制作的零件相比。以下是國際航空產(chǎn)業(yè)于3D列印的應(yīng)用現(xiàn)況:
波音:波音已在多數(shù)生產(chǎn)的飛機中運用3D列印技術(shù),目前約有300個不同的零件以3D列印制造,生產(chǎn)總量達(dá)2萬件以上,并分布在10個機型。同時,波音于2015年申請的專利中揭露3D列印運用于備品制作的想法,以此技術(shù)取代在中繼站的備用零件,當(dāng)有備品需求時,可透過3D列印技術(shù)在數(shù)小時內(nèi)快速取得零件,進而避免零件輸送造成的延誤。
奇異:奇異采用3D列印技術(shù)制作最新開發(fā)的LEAP發(fā)動機的燃油噴嘴。過往為了構(gòu)成燃油噴嘴復(fù)雜的內(nèi)流道,必須以18個分件透過焊接組合而成。現(xiàn)在憑藉3D列印在于制作復(fù)雜幾何零件的優(yōu)勢,可整合燃油噴嘴為單一零件,同時也因不需額外的接合及導(dǎo)入最佳化設(shè)計,強度提升了5倍,重量減少25%。奇異根據(jù)現(xiàn)有訂單預(yù)估,進十年內(nèi)將有超過10萬件零件透過3D列印制作。
萊斯萊斯:勞斯萊斯Trent-XWB發(fā)動機的進氣風(fēng)扇機罩將采用3D列印制作。此零件材質(zhì)為鈦基合金,直徑及厚度分別為1.5公尺及0.5公尺,為現(xiàn)行發(fā)動機里最大的3D列印零件。萊斯萊斯表示,運用3D列印除了可直接縮短30%的制造時間,也對于零件設(shè)計與成本的最佳化有所幫助。
美國鋁業(yè):美國鋁業(yè)于今年4月初與空中巴士達(dá)成協(xié)議,將供應(yīng)3D列印的鈦合金機身件及發(fā)動機掛架給予空中巴士的商用飛機,首件交貨時間為2016年中。除此之外,美國鋁業(yè)為了提升在自身3D列印的能力,已于2015年投資6千萬美金在位于匹茲堡的技術(shù)中心,預(yù)計開發(fā)3D列印材料、粉末及制程。
目前全球航空制造商皆尋找高品質(zhì)及成本較低之供應(yīng)商,以提升市場競爭力。臺灣航空產(chǎn)業(yè)廠商已與波音、空中巴士、奇異、普惠等重要國際航太廠商建立良好合作關(guān)系,擁有高品質(zhì)之制造與維修水準(zhǔn),是國際航太大廠尋求之高能量合作伙伴最佳選擇之一。同時配合政府推動高及教練機的自研自制、產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型行動方案等政策,未來經(jīng)濟部將持續(xù)整合現(xiàn)有資源、協(xié)助國內(nèi)廠商籌建航空技術(shù)與拓展市場,朝向提升供應(yīng)鏈位階、開發(fā)市場利基型自主品牌、開發(fā)高值化航空應(yīng)用及服務(wù)產(chǎn)業(yè),并帶動周邊電子、材料、精密機械等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)投入,以大幅強化國際競爭力,帶動我國航空產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)值規(guī)模提升。
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