机械手臂技术日趋成熟 产线自动化提升企业
- 2015-03-02 10:11:115515
来源：工厂工程
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、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。
机械手臂技术日趋成熟 产线自动化提升企业
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(Bank of America)分析师Lu Ting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(JPMorgan Chase)与瑞穗证券亚洲(Mizuho Securities Asia)，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，更是稳居市占率并创下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台北自动化工业展时，在台展出的力觉感应器(Force Sensor)应用，提供与机械手臂的整合与作动，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。
Force Sensor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*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。