在工業4.0的趨勢下,機器人是不可或缺的一環。為達到連結、優化、快速反應市場的客製化目標,製造趨勢已從人與人的合作,演變成人機協作的智慧工廠。
工業4.0,科技,製造,數位,轉型,機器人

工業4.0:機器人如何幫企業轉型?

資料夾icon 科技新知
行事曆icon 2022/08/10
Loading...



在工業4.0的趨勢下,機器人是不可或缺的一環。為達到連結、優化、快速反應市場的客製化目標,製造趨勢已從人與人的合作,演變成人機協作的智慧工廠。

英國經濟學家Paul Markillie提到:「智慧製造」以網際網路、新材料和新能源為基礎,將是下一波工業革命的核心,機器人也扮演相當重要的角色。

在智慧工廠,已不見一排排工人壅擠吵雜的刻板景象,取而代之的是,大型製造機械不停轉動,少數工程師透過儀表板監控、操作,花最少的人力,提高最大的產量。


未來工廠,長什麼樣子?

拜物聯網科技所賜,機械手臂裝上感應器、連上網路,就可以更精準、大量的製造產品,大大改變了製程與品質。

智慧工廠已經是不可逆的趨勢,在未來,能連網的設備將會持續不斷的增加,再加上5G網路增加連接速度、雲端運算能力等等加持,客製化生產更加靈活,成本降低、良率提高、工作環境更安全,工業4.0自動化工廠的目標將會一一被實踐。

未來工廠三大重點:

高度自動化:增加無限網路連接速度,實踐自動化系統控制工廠運作。

機器人協作:強化數據、關鍵控制,未來可讓機器人管理機器人。

生產線更靈活:讓整體的運作更有彈性、提升生產效率。

未來工廠,我們可以想像,如果是APPLE水果糖製造商,過去為了降低成本、以量制價,也許只能蘋果、橘子口味的糖果大量製造之後,進入市場慢慢賣,如果市場反應蘋果口味賣得比較好,公司覺得增加生產量,但是一條生產線一定要至少5000包,並花費3-4週的時間,有可能做好之後,消費者口味已改變,較無法因應市場即時調整產能。但是APPLE水果糖製造商轉型成智慧工廠後,生產線靈活自動化,早上採購根據市場數據,決定補貨200包蘋果口味、300包橘子的口味的水果糖,公司連上雲端數據,馬上可以計算出剩餘材料庫存、調配產能,少量製造,快速因應市場需求。

「工業 4.0 包括提升自動化、生產力以及數據使用。」諾基亞奧盧工廠主管桑卡里(Erja Sankari),在《富比士》(Forbes)雜誌報導中解釋。

其中的關鍵,就是導入機器人生產。

國際大廠諾基亞,為了實踐自動化工廠趨勢,從產品設計、製造流程逐一改變,已經採用物聯網(IoT)技術,透過溫、濕度等感應器,打造工廠自動化環境,導入工業機器人,協助組裝與包裝產品。

未來智慧工廠的目標是:無人工廠。透過智慧化管理、精準數據、無線上網能力,讓機器人自動生產。智慧工廠未來的人力需求也不同於傳統,需要的是工程師、資料科學家等技術人才。


機器人與工業4.0的關係?

以網際網路、新材料和新能源為基礎的「智慧製造」將是下一波工業革命的核心,而主體就是工業機器人。----英國經濟學家Paul Markillie

企業要轉型工業4.0,機器人不可或缺。因為傳感技術大幅進展,機器人可以精確識別過程中重要數據,並輸送到控制單元加以分析、及時調整,優化製造過程。

目前工業機器人發展可分為兩類:模仿人的手臂作業,如焊接機器人;模仿人的下肢運動,用於搬運輸送,如搬運作業機器人。其核心技術,皆包含智慧感測、觸覺感測、運動控制等,讓機器人如人一般知道環境變化,在複雜的環境下仍能做出最有利的判斷,且隨著微電子、新材料、控制、傳感交互等科技發展,機器人功能會日漸強大。

機器人在高度重複、快速一致的工作表現相當良好,透過網路,感測技術已經能遠端控制及設定、支援高度動態控制,無論是產品測試、組裝、加工、手術協助燈可以應用,過去人工達成困難或無法完成的工作,利用感應技術皆可達到目標,提升效率與良率。

以全球第一家以機器人生產機器人的公司發那科為例,其山梨縣的工廠導入機器人系統(Robot Cell),每天24小時不停工,不需預先輸入程式,由人員直接指導就能上線作業,無人監控可運行一個月。


機器人如何協助企業轉型工業4.0?對製造業、半導體產業有何影響?

數據會說話,機器人對企業轉型工業4.0的影響,從數字可見一二。

機器人的發展與早年的大型電腦主機歷程類似,一開始銷售遲滯,但隨著中小型機種上市普及,價格越來越便宜,銷量也日漸增加,麻省理工學院機器人專家羅德尼.布魯克斯(Rodney Brooks)曾預言:電腦銷量開始以指數急劇增加,而協作機器人也會迎向這樣的一天。

現今小型機器人的成本,其實並不會比人力來得高。根據高盛報告分析,因為勞動力短缺和工資上漲等因素,中國企業正在大量添購工業機器人,對價格造成影響。2016年上海生產線組裝工人的年薪甚至高過小型機器人的價格,代表機器人售價甜蜜點已經來臨。

機器人結合電子、電力、分析能力技術等功能,當成本更親民,影響的層面會更廣。

在智慧工廠,機器人與員工不是對立或重工的關係,而是互相協助的「同事」。利用物聯網技術,當客戶需求有變時,即使在遠端也能由雲端了解機械的生產狀況、改變生產線,現場校正、測試,提高作業效率與靈活度。

現代產業趨勢已由專業分工、大量標準化往人機協同、彈性客製化生產前進,邁向無人工廠的目標。智慧化機械、工業機器人、數位資訊整合系統都扮演著重要的角色,而人力需求也不同以往,由作業員轉變為智慧機械的監控與操作分析者,思維也必須轉變,才跟得上產業需求。


半導體產業有哪些機器人可應用?

台灣半導體產業市場轉換快速,與技術更迭的挑戰。機器人可以節省成本、提高生產效率,成為半導體產業界重要的發展面向。

而機器人發展至今台灣已有許多企業如上銀、友嘉與台達電等,與國際大廠瑞典的ABB Robotics、日本的FANUC、Yasukawa、NACHI等企業同樣佔據重要地位。

但是有哪些常見的機器人科技應用,提高半導體產業工廠產能?

現今機器人約分為五大種類:

單軸機器人

一般分為滾珠螺桿傳動、同步齒形帶傳動兩種,以直線導軌配合伺服電機或步進電機,執行定位、移載、搬運等等工作。可應用於半導體、家電、醫療、汽車、包裝、點膠機、焊接、切割、檢測等產業自動化。

直角坐標機器人

在X、Y、Z直角坐標範圍內進行搬運、取放等工作,可應用在移動定位、堆疊、鎖螺絲、切割、裝夾、壓入、插取、裝配、自動藥房等領域,是智慧工廠中的重要角色。

水平多關節(SCARA)機器人

這是特殊類型的機器人,擁有圓柱形座標、4個自由度,負載小、速度快,可以運用在需要快速分檢、精密組裝的領域,如IC產業、面板搬運、電路板運送、電子元件插入組裝等。

垂直多關節機器人

此機器人自由度相當高,擁有三維運動的功能,是目前應用最廣泛的機械設備,在汽車製造商、汽車零組件與電子相關產業相當常見,只是其關鍵零件—諧波減速機(Harmonic Drive)需進口,價格上較難有競爭力。

並聯式機器人

裝備上平台之三組動力結構,帶動主動臂與被動臂進行位移,並聯式機器人可搭載第四軸作為旋轉軸(末端或上平台連結)。因為構造簡單、移動路程短,可以運用在高精密控制的高速取放、篩選作業等工作,食品業、電子檢料、製藥、包裝等產業。

資料來源:http://bit.ly/2KKUBcl


台灣發展機器人領域企業

台灣廠商長年投入工具機械研發技術,已在國際嶄露頭角。

台灣長期在工業電腦、機械自動化設備、機械自動化系統三大領域佈局逐漸完整,已形成市場優勢。相關領域企業可參考圖表:

例如鴻海發展「雲移物大智網+機器人」七大領域,上銀、銀泰、台達電等企業在零件製造領域也有相當好的產品發展,再結合政策扶植,將帶動3D視覺感測、大數據分析等應用,半導體產業迎向自動化未來。


機器人會取代誰的工作?

不過,工業4.0、工廠自動化等趨勢,對員工來說,他們看見的是:自己的工作會不會被取代?進一步的問題是:未來需要具備什麼樣的能力才能生存?

自動化的確會取代一部分的人力,人力配置上勢必會經歷一番變革與陣痛,但自動化並不是全部,機器人可以增加生產力、產品品質的穩定度、生產效率,可是人的溫度、情感、創造力,很難以機器替代。勞動、高重複性的工作交給機器,人力就可以專注在創新或是需要情感支持的服務。

而且製造業中,仍有一些機器人無法完全取代人力部分:

(1)在後端傳統人力、雲端數據分析等工作。

(2)有資深經驗的員工,調整監控、調度機器人,讓自動化生產維持穩定與品質。

過去,台灣OEM製造能力,造就許多就業機會與台積電、鴻海、和碩及華碩等標竿企業,以及堅實靈活的中小企業。然而,大量製造的利潤已經不如以往,結合機器人協作製造,轉型工業4.0智慧工廠,是再造企業高峰的一帖良方。

台灣工廠在嘗試轉型的過程中,應該具體落實以下四步驟:

自動化、省力化 :提升測試效率與產品良率,達到精實生產 。

網路採集數據: 工業0轉型,數據的收集與研究是重點之一,機械設備本身狀態、生 產 過程、生 產 現場、市場反應的數據,都需要透過感測採集、聯網分析。

數據整合視覺化 :整合各種數據,分析、統計,再將數據視覺化,顯示工廠實際的生產狀態。

大數據分析、預測性維護:數據即時傳送雲端進行大數據分析,及早判斷故障時間,以預測性維護提高 產能,減少維修成本 。

事實上,工業機器人領域已有許多本土廠商耕耘已久,具備關鍵技術,生產機器人機電設備、感測元件、多軸機械手臂與人機界面等等產品,協助企業轉型智慧工廠。

國際半導體協會(SEMI)將於九月舉行半導體展,將會有於機器人領域深耕多年的企業參展交流,也規劃相關講座活動,解析未來機械自動化趨勢。各企業不妨多參與相關領域展覽,能夠直接接觸協作企業,一同合作共創智慧工廠趨勢!

Loading...

網頁Top按鈕 (網頁回到頂端)