工業機器人助臂力 智慧化生產線兼顧效率/良率
http://www.debgrams.com 2015-02-26 16:48 來源：臺灣愛普生副總經理暨產業科技事業部總經理
面對日益嚴峻的勞動力短缺與人力成本問題，愈來愈多制造業者開始將工業用機械手臂導入現有的生產線，期更精準地管理勞動成本，并有效提升產品良率及產能，同時達到降低污染、有效節能，以及兼顧產線作業人員健康，減低慢性職災的可能性。
隨著自動化產線的大趨勢來臨，制造業者在產線升級需求上，普遍強調兩大重點：一、機械手臂在產線的生產應用上更廣泛、更多元、更精準、比擬人工的精致作動，以生產出更高品質的產品。另一方面，在轉型的過程中，業者必須降低整合應用的成本，落實有效運用資源，成為自動化生產制造商的首要課題。
勞動力問題重重傳統產線面臨挑戰
在過去勞力密集的年代，制造業必須仰賴大量的人力以應付產量需求，但重復性且精密度高的工作若大量依靠人力生產，便易產生品質良莠不齊、產能不一等許多難以克服的問題。
此外，近年來，歐、美、亞洲等全球制造業、臺商皆開始面臨許多勞工問題，像是缺工，以及管理上的問題。在缺工問題方面，因為大陸政策一胎化的影響下，再加上許多家庭薪資水平提升，使得到工廠做作業員的人數不斷減少，再加上流動率高與訓練成本大增，許多的工廠正苦惱該如何面對缺工這一大問題。
在基本薪資方面，以中國大陸為例，根據彭博社指出，美國銀行(Bank of America)分析師Lu Ting估計，中國工資繼2013年整體平均增加10.7%之后，2014年將進一步走高約11%；摩根大通(JPMorgan Chase)與瑞穗證券亞洲(Mizuho Securities Asia)，則預估上揚幅度約在10?15%之間。
而日漸取代中國的東南亞勞動力，其雇傭成本也正不斷增加中，根據日本經濟新聞報導，包含豐田汽車(Toyota)等一百家以上日本企業進駐的印尼卡拉旺市，于2014年第一季將基本薪資一口氣調升22%；首都雅加達的薪資水準則在兩年內上漲1.6倍左右，而越南的河內、胡志明市等都市，近5年最低薪資也增加2倍以上，由于越南政府新訂定的基本薪資提高，令外資企業不得不配合政策、調高薪酬；當勞動成本占營收比率大幅上升后，在中國、東南亞設廠已逐漸不具備跨國企業生產要素的勞動套利吸引力，成為近年來全球制造業經營與發展的重大挑戰之一。
機械手臂技術趨成熟產線自動化提升企業力
除了缺工問題、基本薪資不斷調升，管理上的問題影響也極為嚴重，因此，產線自動化與廠房設施的升級，已是臺商與跨國制造業在面對勞動成本逐年提升的重要因應方案。
自動化產業升級以日本、歐美業者起步較早，初期以機械生產為主，進而將機械化轉換為電腦化、自動化，降低部分人力需求，但是還是必須仰賴一定的人力來執行。隨著自動化工業機械手臂的發展日益成熟，許多企業將工業用機械手臂導入現有的生產線，帶來的優勢不僅只是更精準地管理勞動力成本，更能有效提升產品良率及產能，并達到降低污染，有效節能、運用資源，同時還能兼顧產線作業人員的健康，減低慢性職災發生的可能性。
根據國際機器人協會(IFR)報導指出，2014年起，未來3年內，亞太地區機器人安裝數量預計每年增加8%，顯見機械手臂市場正逐年成長，反應當前的自動化產線發展趨勢。以微型機械手臂為例，自2011至2016年，整體市場規模預估將有高達60%的成長幅度，而精工愛普生(Epson)的工業用SCARA機器人，更是穩居全球市占率第一并創下31%的歷史新高。
企業主重視生產效率與提升產品良率，也進一步衍生機械手臂邁向更智慧化的功能演進，力求更趨近于人力、人腦的人工智慧，例如Epson日前在2014臺北國際自動化工業展時，首次在臺展出的力覺感應器(Force Sensor)應用，提供與機械手臂全方位的整合與作動，以適度及正確的力量反饋偵測、等力控制及力覺量測應用技術，提供高度整合的解決方案。
Force Sensor提供不管在傳統產業或電子產業，皆具備廣泛應用功能且量身訂做的導引套裝軟體，提供市場上唯一的跨平臺解決方案，可避免產線整合應用時，花費長時間撰寫額外冗長程式及執行繁復的校正。
此外，Epson也預測，具備自主性、靈活度的雙臂型人工智慧機，將成為未來10年的技術發展主流，因此已開發出“自主性雙臂型機器人”原型機，可進一步擴大自動化生產線的工作范圍；而其所搭載的視覺感應功能與人眼非常相近，能夠準確辨識三度空間內物體的位置與方向。兩支機械手臂皆載具標準配備，包括多用途末端夾持工具，可抓取、夾持及插入各種不同形狀和大小的物體。除此之外，雙臂型機器人還搭載了新開發的力覺感應器，使手臂的施力可達成與人類相仿的力感控制。透過搭載視覺與力覺感應功能，自主性雙臂型機器人能達到自主判斷、快速辨識形體、顏色，并調整施加之力量大小以執行更具細致度的工作。
自動化產線升級門檻高成本/技術為兩大挑戰
自動化產線升級優勢多，已成銳不可當的發展趨勢，然而，對于眾多傳統型或正在經歷產線轉型過程的制造業者來說，自動化生產線并非一蹴可幾。轉型過程中的成本考量、人才培育、系統整合等，儼然成為制造業者力求升級轉型的第二波挑戰。
在升級為自動化生產線的過程中，多數廠商受限于成本考量，在采購上必須按部就班，視產線的需求與預算，采購不同廠牌或應用平臺的機械手臂。而當不同廠牌的機械手臂與平臺需整合應用時，耗費大量時間與人力成本反覆校正以達到精準整合，是轉型過程中常見的問題。此外，自動化產線的應用、操作，有別于傳統重復性高、動作簡化單一的勞力生產線，制造業者須重新檢視企業內部的人才養成、教育訓練，搭配硬體廠商的相關教育與售后服務，才能避免轉型帶來的人才斷層。
跨平臺整合方案助攻自動化產線無痛升級
為協助業者跨越進入自動化生產的障礙，達成更快速、更流暢的產線升級，機器手臂開發商除戮力強化工程團隊支援服務，為各種產線業者提供縝密的客制化售前規畫與售后服務之外，更在產品開發上力求更加順暢、完善的整合度。
舉例來說，Epson為其力覺感應器所量身打造的導引套裝軟體，即為大套跨平臺整合方案，可有效避免產線整合時，花費長時間撰寫額外冗長程式及執行繁復的校正。在視覺辨識系統方面，Epson也獨家開發視覺整合平臺服務，透過提供更開放的介面，省去重新規畫程式的繁瑣過程，達成與第三方視覺廠商或其他組件更有效率的整合。
此外，針對部分流程復雜的生產線，也有業者開發出一對多控制整合機械手臂(圖1)，革新傳統一對一的機械手臂控制系統所面臨的操作瓶頸，以單一電腦系統，同時控制多臺機械手臂，有效簡化操作流程，并可為作動較復雜的生產線節省設備成本，加速產線自動化進程。
圖1 一對多控制整合機械手臂系統與傳統控制系統差異圖解
編輯精選
