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電子製造業I, Robot 機器人導入藍圖新定義

文/杜念魯
 


《機械公敵》裡可以從事許多人力工作的機器人是多數電子製造業者的未來藍圖;只不過,夢想落實不易,想要透過機器人/機器手臂達成全面自動化生產的門檻過高,投資與回收之間難以平衡,不少機器人為主的全自動化產線發展遭到擱置。隨著網路化與智慧化等新技能導入,機器人在應用方向即使不變,但在概念與型態上,則順應了實際的需求,出現了不同的轉變。透過協作型機器人或自主移動機器人(AMR)等新型態的機器人來進行自動化、智慧化的高效生產,則已經是電子製造業必然的發展方向。
 
鴻海消失的百萬機器人大軍

談到電子製造業的自動化發展,不能不提到鴻海創辦人郭台銘在2011年時所提到的百萬機器人大軍。當時,工業4.0的概念才剛剛成形,至於其他物聯網、工業物聯網、5G等都還不知道在哪裡的環境下,郭台銘就已經看到了電子製造業今後的發展,將以自動化為基礎,降低對純粹人力的需求及倚賴。

然而,郭台銘雖然看到了發展的大方向,但卻忽略了相關技術與環境的成熟度,以及進入組裝產線全面自動化所將會面臨的問題與門檻。所以,即使在2011年時,喊出了3年要成立百萬機器人大軍的口號,但之後在2015年時則改口表示,規劃在2018年時,既有的70%的產線人工作業,將要讓機器人取代。

只是一直到了2019年,機器人依舊未能達到取代70%產線人工的目標,而鴻海產線上所導入的機器人數量,據了解也約莫在10萬台上下,比起當年喊出的百萬機器人大軍,有著不小的差異。

雖然,在數量上未能達到百萬的規模,但是透過高度自動化、智慧化的燈塔工廠(又名關燈工廠)的設置,鴻海不僅是在人力的需求上,出現了大幅度的縮減,同時也確實在提質增效、降本減存等生產流程上,產生了一定的效益。根據資料,在2019年,鴻海集團的直接人數降低26%,而人均產值則成長了48%。
 
▲想要透過機器手臂達成全面自動化生產的門檻過高,不少機器人為主的全自動化產線發展遭到擱置。李建樑
 
▲透過協作型機器人或自主移動機器人(AMR)等新型態的機器人來進行自動化、智慧化的高效生產,則已經是電子製造業必然的發展方向。李建樑
 
電子製造業自動化生產難處在哪?

透過機器人等機械設備進行生產的自動化及智慧化,已經是目前全球製造業發展的共同目標。隨著視覺、觸覺等感測技術的成熟,以及人工智慧(AI)等新技術的導入,結合了各項新技術的智慧產業、智能生產,儼然已經是今後製造業的主流。
 
只是,就電子製造業而言,以目前的技術,要透過全面自動化的方式進行產品的組裝生產,究竟有沒有可能達成?
 
手機製造業者指出,以目前的技術水準,想要透過全自動化產線進行手機產品的組裝,就技術與理論面來說,並非完全不可能。但是,如果是要以全自動化的產線,來完全取代人力進行智慧型手機產品的組裝,在目前,則不會有業者實際從事這種產線的設置。
 
自動化生產的產線其實在工業機器人進入市場之後,早已經在不同製造領域中出現,完全自動化生產也早已經在食品、煙草、汽車等領域中實踐,但是如果要導入電子製造業,特別是針對像智慧型手機這樣的產品來設計,基本上不會有投資效益產生。
 
因為全自動化產線的設立,從產品設計開始,到最終產品包裝出廠,包括產線設計、機台位置、工序流程等都需要嚴謹的進行設計安排,而產線上的每一台設備,也都需要精準的調教,才能讓產線順利的運作。可以說每一條自動化產線的設置,都需要投入大量的人力及建置成本。
 
但設立全自動化產線,基本上是為了要降低生產成本,所以全自動化產線在生產規模上,自然需要的數量越大越好,而且產品生命週期也要越長越好,像是奶粉、便當、香菸等都有類似的特性。
 
在電子業中,不論是NB還是智慧型手機,產品壽命最多2~3年,有的甚至更短,如果要為這類產品設立全自動化產線,可能先前要花上幾個月的時間進行產線調校,然後只生產1~2年,甚至更短的時間,就要重新再為新產品,從頭再跑一次調教的過程,花費的時間、人力與經費自然是不符成本的。
 
另外,全自動化生產講求的在速度之外,也希望藉此提升產品的生產良率。像智慧型手機等消費性電子產品,近年來朝向輕薄精巧的設計為主,因此採用的零組件不僅是越來越精細,裝配上也越來越複雜。業者表示,如果要在智慧型手機上鎖一個螺絲,雖然透過自動化與機器手臂等設備的協助,也是可能完成相關動作,但是良率上絕對不會好看。
 
人的手不論在拿取或回饋觸覺上的感知,絕對比機器靈敏許多,而且人的手,所具備的巧勁,是目前機器設備還無法成功完整模擬的部分。而一旦全自動化產品線出錯,則需要藉由更多的人力去進行後續的重工返修。
 
雖然,想要透過全自動化產線來取來傳統人力,進行智慧型手機等消費性電子產品的組裝,就目前而言,似乎仍是一項偏向技術驗證而無法落實的理論。但是,中國勞動成本持續上升也是不爭的事實,降低對人力的需求,是電子製造業今後在中國市場發展時,必須要面對的一項挑戰。
 
因此,自動化、智慧化仍舊會是電子製造業在降低成本時的最佳途徑,機器人/自動化設備也依然會是重要的關鍵。只是不能再將心思放在如何以自動化產線取代既有的人力,來進行終端產品的組裝流程上。
 
據了解,目前一般除了對金屬材料的切削銑磨鑽拋等加工程序,已經透過自動化的方式,都可以達到完全自動化生產外;針對每個工站生產後的品質檢測,則是目前自動化機器人最經常被運用到的功能。
 
業者指出,過去透過人力進行檢測,所以多半會幾個工序之後才設立一個檢測點,可能發現缺失時,已經又多做了幾個步驟,重工耗費的時間成本也相對提高;另外就是人力檢測有時候會遇到疲勞或環境外力等因素的影響,進而影響了檢測的品質,對後續產品良率埋下變因。
 
不過,藉由自動化檢測的方式,不僅每個工站之後就可以進行檢測,一旦發現問題立即處理,降低了重工與不良品出現的機率,而且自動化檢測設備,不僅不會疲累,同時透過人工智慧技術的導入,還可以越來越聰明,對於提升產品良率與生產效力所能達到的貢獻度,甚至更高。
 
機器人藍圖一直在 但有了全新定義
 
所以,業者對機器人的發展,並沒有放棄,像是鴻海還是將機器人列為3+3今後產業發展的重要項目之一。只是對機器人在發展上,轉向了更務實、更彈性的應用面上。像是東元電機、佳世達集團在無人搬運車(AGV),以及基於AGV之上而發展出的各類型服務型機器人應用,都代表著業者持續進行機器人相關領域探索。
 
其他像是結合了AGV的自主移動,與機器手臂各項作用的AMR。業者指出,雖然全自動組裝在執行上有其難處,但是透過協作型機器人以協作方式進行組裝生產,則在效率與良率方面都可以獲得提升。而順應今後客制化生產比重的提升,產線靈活調度亦將成為趨勢,而結合了AGV及機器手臂的AMR將更能適用在多變複雜的產線上。而鴻海近期也跟凌華籌備合資公司,將針對AMR進行技術與市場的發展。
 
透過機器人來取代人力,一直是製造業者共同的夢想,特別是在對人力有高度需求的電子製造業尤其如此。雖然,目前想要完全以機器人來取代人力,還言之過早。不過,隨著使用者概念的轉換,以及機器人本身在技術上的演進與型態上的變化,透過廣義的機器人來協助進行生產的模式,在產線上已經越來越普及。而如何持續藉由機器人的協助,最大化的達成降本減存、提質增效的成果,亦將是今後業者們依舊要共同努力的方向。



取材自:Digitimes (2020/08/10)
https://www.digitimes.com.tw/tech/dt/n/shwnws.asp?id=0000589668_5HO5IY9X73A6VM7ZFCQ7C&cf=A21



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