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机器人技术趋成熟 产线自动化提升企业竞争实力

  面对日益严峻的劳动力短缺与人力成本问题,愈来愈多制造业者开始将工业用机械手臂导入现有的生产线,期更精准地管理劳动成本,并有效提升产品良率及产能,同时达到降低污染、有效节能,以及兼顾产线作业人员健康,减低慢性职灾的可能性。

  随着自动化产线的大趋势来临,制造业者在产线升级需求上,普遍强调两大重点:一、机械手臂在产线的生产应用上更广泛、更多元、更精准、比拟人工的精致作动,以生产出更高品质的产品。另一方面,在转型的过程中,业者必须降低整合应用的成本,落实有效运用资源,成为自动化生产制造商的首要课题。

  劳动力问题重重传统产线面临挑战

  在过去劳力密集的年代,制造业必须仰赖大量的人力以应付产量需求,但重复性且精密度高的工作若大量依靠人力生产,便易产生品质良莠不齐、产能不一等许多难以克服的问题。

  此外,近年来,欧、美、亚洲等全球制造业、台商皆开始面临许多劳工问题,像是缺工,以及管理上的问题。在缺工问题方面,因为大陆政策一胎化的影响下,再加上许多家庭薪资水平提升,使得到工厂做作业员的人数不断减少,再加上流动率高与训练成本大增,许多的工厂正苦恼该如何面对缺工这一大问题。

  在基本薪资方面,以中国大陆为例,根据彭博社指出,美国银行(BankofAmerica)分析师LuTing估计,中国工资继2013年整体平均增加10.7%之后,2014年将进一步走高约11%;摩根大通(JPMorganChase)与瑞穗证券亚洲(MizuhoSecuritiesAsia),则预估上扬幅度约在10?15%之间。

  而日渐取代中国的东南亚劳动力,其雇佣成本也正不断增加中,根据日本经济新闻报导,包含丰田汽车(Toyota)等一百家以上日本企业进驻的印尼卡拉旺市,于2014年第一季将基本薪资一口气调升22%;首都雅加达的薪资水准则在两年内上涨1.6倍左右,而越南的河内、胡志明市等都市,近5年最低薪资也增加2倍以上,由于越南政府新订定的基本薪资提高,令外资企业不得不配合政策、调高薪酬;当劳动成本占营收比率大幅上升后,在中国、东南亚设厂已逐渐不具备跨国企业生产要素的劳动套利吸引力,成为近年来全球制造业经营与发展的重大挑战之一。

  机械手臂技术趋成熟产线自动化提升企业力

  除了缺工问题、基本薪资不断调升,管理上的问题影响也极为严重,因此,产线自动化与厂房设施的升级,已是台商与跨国制造业在面对劳动成本逐年提升的重要因应方案。

  自动化产业升级以日本、欧美业者起步较早,初期以机械生产为主,进而将机械化转换为电脑化、自动化,降低部分人力需求,但是还是必须仰赖一定的人力来执行。随着自动化工业机械手臂的发展日益成熟,许多企业将工业用机械手臂导入现有的生产线,带来的优势不仅只是更精准地管理劳动力成本,更能有效提升产品良率及产能,并达到降低污染,有效节能、运用资源,同时还能兼顾产线作业人员的健康,减低慢性职灾发生的可能性。

  根据国际机器人协会(IFR)报导指出,2014年起,未来3年内,亚太地区机器人安装数量预计每年增加8%,显见机械手臂市场正逐年成长,反应当前的自动化产线发展趋势。以微型机械手臂为例,自2011至2016年,整体市场规模预估将有高达60%的成长幅度,而精工爱普生(Epson)的工业用SCARA机器人,更是稳居全球市占率第一并创下31%的历史新高。

  企业主重视生产效率与提升产品良率,也进一步衍生机械手臂迈向更智慧化的功能演进,力求更趋近于人力、人脑的人工智慧,例如Epson日前在2014台北国际自动化工业展时,首次在台展出的力觉感应器(ForceSensor)应用,提供与机械手臂全方位的整合与作动,以适度及正确的力量反馈侦测、等力控制及力觉量测应用技术,提供高度整合的解决方案。

  ForceSensor提供不管在传统产业或电子产业,皆具备广泛应用功能且量身订做的导引套装软体,提供市场上唯一的跨平台解决方案,可避免产线整合应用时,花费长时间撰写额外冗长程式及执行繁复的校正。

  此外,Epson也预测,具备自主性、灵活度的双臂型人工智慧机,将成为未来10年的技术发展主流,因此已开发出自主性双臂型机器人原型机,可进一步扩大自动化生产线的工作范围;而其所搭载的视觉感应功能与人眼非常相近,能够准确辨识三度空间内物体的位置与方向。两支机械手臂皆载具标准配备,包括多用途末端夹持工具,可抓取、夹持及插入各种不同形状和大小的物体。除此之外,双臂型机器人还搭载了新开发的力觉感应器,使手臂的施力可达成与人类相仿的力感控制。透过搭载视觉与力觉感应功能,自主性双臂型机器人能达到自主判断、快速辨识形体、颜色,并调整施加之力量大小以执行更具细致度的工作。

  自动化产线升级门槛高成本/技术为两大挑战

  自动化产线升级优势多,已成锐不可当的发展趋势,然而,对于众多传统型或正在经历产线转型过程的制造业者来说,自动化生产线并非一蹴可几。转型过程中的成本考量、人才培育、系统整合等,俨然成为制造业者力求升级转型的第二波挑战。

  在升级为自动化生产线的过程中,多数厂商受限于成本考量,在采购上必须按部就班,视产线的需求与预算,采购不同厂牌或应用平台的机械手臂。而当不同厂牌的机械手臂与平台需整合应用时,耗费大量时间与人力成本反覆校正以达到精准整合,是转型过程中常见的问题。此外,自动化产线的应用、操作,有别于传统重复性高、动作简化单一的劳力生产线,制造业者须重新检视企业内部的人才养成、教育训练,搭配硬体厂商的相关教育与售后服务,才能避免转型带来的人才断层。

  跨平台整合方案助攻自动化产线无痛升级

  为协助业者跨越进入自动化生产的障碍,达成更快速、更流畅的产线升级,机器手臂开发商除戮力强化工程团队支援服务,为各种产线业者提供缜密的客制化售前规画与售后服务之外,更在产品开发上力求更加顺畅、完善的整合度。

  举例来说,Epson为其力觉感应器所量身打造的导引套装软体,即为大套跨平台整合方案,可有效避免产线整合时,花费长时间撰写额外冗长程式及执行繁复的校正。在视觉辨识系统方面,Epson也独家开发视觉整合平台服务,透过提供更开放的介面,省去重新规画程式的繁琐过程,达成与第三方视觉厂商或其他组件更有效率的整合。

  此外,针对部分流程复杂的生产线,也有业者开发出一对多控制整合机械手臂(图1),革新传统一对一的机械手臂控制系统所面临的操作瓶颈,以单一电脑系统,同时控制多台机械手臂,有效简化操作流程,并可为作动较复杂的生产线节省设备成本,加速产线自动化进程。

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