科技海嘯掃全球 日汽車業女力破浪

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2019/02/27 第423期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份  |  能力雜誌網站

精選文章 科技海嘯掃全球 日汽車業女力破浪
數位雙胞胎「智慧化」亞洲城市
 

科技海嘯掃全球 日汽車業女力破浪
文/李世暉

汽車產業向來有「火車頭工業」之稱,對於日本來說也是如此,日本汽車產業的規模高達53兆日圓,占日本整體製造業的2成,汽車產業的就業人數則為539萬,占日本全國就業人數的8.3%。然而,隨著能源危機,全球汽車產業進入電動車時代後,日本的汽車市場版圖與供應鏈,面臨到前所未有的衝擊。

根據國際能源署(International Energy Agency, IEA)統計,全球上路的電動車已經突破300萬輛,估計2030年上路的電動車最多上看2.2億輛。隨著電動車市占率快速成長,也帶給日本汽車產業極大衝擊,最主要的衝擊來自於產業供應鏈的改變。

在電動車時代,傳統汽車的內燃機引擎、變速器等相關零組件技術,將不再是產業的主角,取而代之的是蓄電池、馬達等電機大廠強項。以日本汽車產業來說,過去由豐田、本田、日產等汽車大廠主導的供應鏈,將轉由在蓄電池技術上具優勢的Panasonic、GS- Yuasa,以及在馬達技術上具優勢的日本電產(Nidec Corporation)、安川電機(Yaskawa Electric)等企業扮演重要角色。

另一方面,傳統的汽車產業供應鏈則是面臨到生存危機。生產1台內燃機引擎的汽車,需要用到約3萬種零件。其中,引擎就占了7,000種。而不需內燃機引擎的電動車,只需用到約1萬種零件,這表示有2萬種零件製造商,在未來的幾年內將面臨市場訂單萎縮的危機。這些零件供應商若無法適時轉型,不僅企業生存受到威脅,也會為日本的就業市場帶來巨大震盪。

供應鏈龍頭受衝擊

其中,在內燃機引擎的火星塞領域,市占率居全球第一(約4成)的日本特殊陶業(NTK Ceratec),就面臨到此一生死存亡的危機。日本特殊陶業創立於1936年,發展至今已成為營收超過4,000億日圓、員工數超過1.5萬人的大企業。分析日本特殊陶業的產品,有85%與汽車相關,其中超過60%的企業利潤則是來自主力商品-火星塞。然而,根據三菱日聯證券(Mitsubishi UFJ Securities)的研究分析,進入電動車的時代後,若日本特殊陶業缺乏有效的因應方針,其營收將會減少8成以上。

另一家面臨生死存亡危機的企業是村上開明堂(Murakami Corporation)。村上開明堂創立於1882年,原本是以玻璃、鏡子為主的製造商,1958年與豐田汽車合作後,開始生產車用後視鏡。發展至今,村上開明堂已成為年營收超過700億日圓、員工數超過2,700人的企業。村上開明堂生產的車用後視鏡,為日本市占率冠軍(超過40%)的商品。同樣的,進入電動車時代之後,車用後視鏡將被具AI功能的車用影像感測器所取代,村上開明堂的主要商品,未來將會從汽車生產供應鏈上消失。

由上面2家汽車供應鏈上的佼佼者得知,隨著這一波製造業科技海嘯來襲,如何找到生存法則,不僅左右這些汽車產業零組件供應商,也直接影響日本的經濟發展。這2家企業透過怎麼樣的轉型,找到生機呢?

日本特殊陶業跨醫療

首先是日本特殊陶業。日本特殊陶業在2010年左右,就開始思考因應電動車時代來襲的因應方針。該公司採取的對策如下:一方面提早參與電動車的供應鏈,投入資源進行新領域的研發;另一方面則是善用既有的技術優勢,投入其他的產業領域。

在電動車的供應鏈方面,日本特殊陶業在「鋰離子電池」依舊為主流的2010年時,就開始積極投入「全固體電池」。全固體電池擁有蓄電量高、充電時間短、壽命時間長等優點,被視為未來電動車產業的核心零組件。全固體電池的重要性,不僅讓日本豐田汽車、德國BMW、福斯等傳統車廠全力研發,宣示跨足電動車市場的英國知名家電品牌Dyson,也投注資源進行開發。

日本特殊陶業更是走不一樣的路,與主流技術的硫化物全固體電池不同,日本特殊陶業專注「氧化物全固體電池」的研發。雖然硫化物固體電解質具有較高的離子電導率,但硫化物遇水容易產生有毒氣體,存在著安全問題。氧化物固體電池在使用上雖然不會產生有毒氣體,但無法做到薄型化、大型化,限制了電池的使用效率。對此,日本特殊陶業善用其強項技術,找出陶瓷中的特定物質,混合氧化物固體電解質,目前已經可以製造出不遜於硫化物全固體電池效能的氧化物全固體電池。

在全新的產業領域方面,日本特殊陶業活用其擅長的陶瓷技術,跨足醫療產業。日本特殊陶業將內燃機引擎火星塞的陶瓷燒製技術(火星塞的白色部分),應用在人工骨頭上,利用其陶瓷技術,調配出幾乎完全近似人骨材質的人工骨頭。日本特殊陶業生產的人工骨頭,未使用時為膏狀物體,擠出之後會變得如同骨頭般堅硬,而且形狀可以自由設計。值得一提的是,日本特殊陶業縮短了人工骨頭成形的時間,有利於手術的流程,進而降低手術時的風險。

女力加持 產業添動能

村上開明堂採取的因應策略,則是善用既有的市場定位與企業網路來進行創新。村上開明堂結合相機鏡頭技術研發車用電子後視鏡,提供給豐田汽車、本田汽車、日產汽車等長期以來的業務合作夥伴企業。此外,村上開明堂的車用電子後視鏡,在電子系統正常運作時,提供適合人類視覺辨識、類似傳統鏡子的影像。而在車子熄火或電子系統故障時,亦可作為普通的後視鏡使用,以確保行車安全。

除了上述2家公司之外,在內燃機引擎汽車避震系統領域具有競爭優勢,也是世界領導品牌的住友理工(Sumitomo Riko),也在電動車的趨勢下進行經營方針的調整。一方面加速電動車避震系統的研發,另一方面將避震技術應用在醫療產業,開發具壓力感知功能的醫療照護用床墊,甚至照護機器人也採用其技術。

值得注意的是,除了既有技術的水平思考,以及與相關企業共同進行新技術的開發之外,如何確保未來製造業的人才,亦是維繫日本汽車乃至於製造業競爭優勢的基石。日本汽車產業的短期人才策略,是在技術變更的基礎上,重新配置企業的人才。例如:打破企業既有的研發、製造、銷售等部門人才交流障礙,進而培育具多樣專長、可因應多樣需求的未來人才。在長期人才策略上,則是擴大培育女性技術人才。日本製造業的技術者(工程師),主要是以男性為主。汽車產業更是如此,女性技術者只占全體的2%。然而,面對勞動力的不足,以及汽車產業的劇烈轉變,培育能理解社會需求的女性技術者,顯得格外重要。對此,日本汽車產業相關企業,一方面以兒童(女孩)為對象,舉辦汽車體驗教室,讓她們從小就對汽車產生高度興趣;另一方面,則是改善既有的職場環境,讓女性技術者能夠兼顧家庭與工作。

對日本以及其他國家的企業來說,在製造業的科技海嘯下,如果不改變既有的成功模式,就會遭遇滅頂危機;如果依據自身的技術能力做出調整,或許還能保留一線生機,甚至再創新高峰。

【本文出自《能力雜誌》2019年2月號;訂能力電子雜誌;非經同意不得轉載、刊登】

數位雙胞胎「智慧化」亞洲城市
文/胡林

相較於人工智慧(Artificial Intelligence, AI)與區塊鏈(BlockChain)這些耳熟能詳的熱門新科技,「數位雙胞胎」(Digital Twin)技術雖然日漸引起企業領導人的注意,但在主流圈裡仍較不為人所知。數位雙胞胎整合機器學習(Machine Learning)、人工智慧及軟體分析等技術。它有助於打造實體資產、系統與流程的「數位複刻版」。這項從2002年以來就陸續被運用的技術,在物聯網(Internet of Things, IoT)的協助下如虎添翼。數位雙胞胎技術已被證明有助於為工業製造提供更好且更具成本效益的解決方案,而目前數位雙胞胎技術甚至已經廣泛應用於飛機和渦輪機的設計及維修。隨著數位雙胞胎技術的應用日漸普及,市場研究未來公司(Market Research Future)預估,數位雙胞胎的全球市場規模到2023年將成長至150億美元,2017年至2023年的年均複合成長率(Compound Annual Growth Rate, CAGR)甚至高達37%。

軟體鏡子預防錯誤

從本質上來看,數位雙胞胎是實體世界的軟體鏡子,透過真實世界的雙胞胎蒐集資料,提供給軟體世界中的虛擬雙胞胎,企業就可根據數據進行分析、預測,甚至透過預防方式介入,以防患未然。數位雙胞胎高度依賴感測器蒐集大量資料,因此與物聯網的發展息息相關。事實上,在已使用物聯網解決方案的企業中,有48%在2018年底前正在使用或計劃使用數位雙胞胎技術。數位雙胞胎為各行各業帶來許多好處,隨著企業或機構組織得到更多的資料和更先進的分析工具,這項技術只會越來越普及。估計到2021年美國將會有50%的大型工業公司使用數位雙胞胎,效率更可提高10%。

近年來,數位雙胞胎的用戶多應用於製造與物流業等領域,由於這些產業使用複雜零件或高度整合的供應鏈,數位雙胞胎提供的生產能見度格外實用。這項技術提供一種模式,使員工能即時監控和分析效能,還可找出有問題區域,發現低效率部門以及實施解決方案。

不過,為企業帶來財務好處,才是說服企業領袖在其組織使用數位雙胞胎的最佳誘因。這種模擬軟體透過預測性分析,能為企業帶來財務利益。市場情報業者Aberdeen公司表示,82%的企業在過去3年中都曾經歷過意外停工,每次事故的成本高達每小時26萬美元。透過數位雙胞胎,可以使員工了解流程何時發生變化,來降低業務停擺的可能性,甚至進行預防性介入,以確保營運不受影響。舉例來說,即使數位雙胞胎僅應用於生產線的一小部分,但假如該零件的故障將導致整條生產線停止,那麼透過數位雙胞胎技術就能為企業節省龐大金錢。

救成本更救命

數位雙胞胎的應用情境相當多,例如:協助餐飲公司監控冷藏和食品品質。資料分析供應商Teradata的科技長布羅柏斯特(Stephen Brobst)更表示,數位雙胞胎的技術正變得越來越複雜,例如:在農業方面,數位雙胞胎可以告訴農民最佳的種植、施肥和收割農作時間;在醫療保健產業,可以透過感測器取得人體資料,可以事先預測手術結果,甚至預測哪些人會生病。

營建和製造業是工安事故發生率最高的產業,也是最需要數位雙胞胎的產業,透過預測何時可能發生故障,企業可以找出危險情況並以更有效方式優先考慮員工安全。雖然安全問題通常出人意表,但透過事先發現問題,企業可以在員工受到傷害之前介入。這項技術不僅可為公司節省成本,甚至可以挽救生命。

物聯網則發揮了相輔相成的作用,它讓家用電器、城市基礎設施和許多其他物體連線,所產生的資料為數位雙胞胎的解決方案帶來巨大的助益。事實上,近年來開發商、建築師和政府都意識到數位雙胞胎對城市規劃和城市基礎設施可能產生的影響。在英國倫敦,工程師打造一座橋樑的數位雙胞胎,並為其提供來自許多感測器的即時資料,他們相信,這樣做有助於監控其狀況並採取預防措施,在問題發生前對其進行處理。

真實城市複刻版

這項應用也逐漸在亞洲蔚為風潮,新加坡、印度、馬來西亞和泰國都在探索數位雙胞胎如何以某種形式幫助改善城市居民的生活。不久前印度宣佈,在福斯特建築事務所(Foster + Partners)和盛裕控股集團(Surbana Jurong)的協助下,正在安得拉邦(Andhra Pradesh)開發一個新的智慧城市-阿瑪拉瓦提(Amaravati)。印度政府將與軟體供應商合作開發數位雙胞胎,以更妥善運營和管理這座安得拉邦的新首府,這項斥資65億美元的計畫,可視為將數位雙胞胎納入印度其他大城的未來鋪路,以解決接踵而來的問題。

另一方面,新加坡斥資7,300萬美元,為這座城市打造了一個逼真且資料豐富的複刻版,這個名為「虛擬新加坡」(Virtual Singapore)的數位雙胞胎,將透過模擬其對該城市的影響,協助開發商更妥善規劃未來的工程。「虛擬新加坡」還將促進該市不同辦事處之間的合作,例如:「陸路交通管理局」想要趁鎮議會修建花園時建造一個坡道,這2個機構可以共同模擬每個建議的影響,並打造對居民最有用的東西。

究竟數位雙胞胎是如何協助建立智慧城市?布羅柏斯特解釋說:「智慧城市是物聯網和數位雙胞胎合作的一個龐大項目,因為基本上必須得要模擬交通模式、能源消耗及汙染統計等,在現實中可以看到,數位雙胞胎已經被利用做出越來越複雜的預測。」的確,現代城市擁有許多感測器,而這些感測器能蒐集關於城市本身、它的基礎設施,以及居民的品味、偏好、選擇和習慣等重要資訊。透過建立數位雙胞胎有助於城市規劃者繪製藍圖,以準確顯示每個建築區塊的運作方式,無論是街道、橋樑或是火車站,這些數據將清晰且即時地呈現出來。這有助於了解某些基礎設施何時處於壓力之下,或是某些道路的交通在早上和晚上都很糟糕,最終可能發現原因是商業重度開發,城市規劃者就能得知原來當地需要更多人行道、橋樑和通道。數位雙胞胎將成為未來智慧城市的基礎,這項技術有助於充分利用遍布城市的物聯網設備,並使城市規劃者能夠預先滿足居民的需求。

【本文出自《能力雜誌》2019年2月號;訂能力電子雜誌;非經同意不得轉載、刊登】

 

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