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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

出版日期:

正方形 Icon 產業焦點 Focus

人機協同!精密機械產業的新風貌

陶曉嫚

兩百年前的工業革命,建構了現代工商業生活的雛型;現在,機器人革命將在製造業掀起波瀾,以更快捷、有效率的方式,替資方節省成本,並回饋勞方更人性化的工作環境,將人類心智從枯燥的工序中解放。

帶著防靜電工作帽,近百萬名富士康員工整齊排列在裝配線上,用近120小時來執行325個步驟,組裝出一台iPad,或是其他任天堂、英特爾、三星或索尼的電子產品。

各種智慧型產品帶讓消費者享樂生活,但這些高科技的背後,竟是百萬名領著低薪的年輕人,投注最寶貴的青春,日以繼夜地重覆單調、枯燥幾近機械的組裝工作。

這駭人的對比,隨著富士康員工連環跳樓事件浮出檯面,社會也公認企業應該給員工「有人性」的工作環境,對資本家而言,問題不光在扭轉負面形象與撲滅剝削勞工的傳聞,現在中國工人成本以每年15%的速度向上攀升,廠商若是逐勞力的水草而居,將會是有風險的長期策略。

華人第一大民營科技集團富士康(Foxconn)科技集團的董事長郭台銘,在今年六月的年度股東大會上宣布,近期三年內,將新增一百萬台機器人取代低階工人,未來五到十年間,鴻海將在中國設立第一間無人的全自動化生產線工廠,用機器人取代人工的噴塗、焊接與裝配。

以智動科技轉型製造業、服務業

因應各種產業的生產需求,加上經濟部技術處對國內機械產業的重視,工研院自然也在機器人產業的研發上不遺餘力。工研院最新研發的四大類共八項產業機器人,展現出「人機協同」的精密機械產業新貌,讓機器人更快速、精準、耐重,也讓產業跟上世界潮流。

全球網路購物龍頭亞馬遜(Amazon.com)在今年三月,支付7億7,500萬美元,買下Kiva系統公司,實現讓智慧型貨架自動送貨,員工則集中在特定辦公室中,進行檢選貨品、包裝等工作,大幅降低人力需求,嘉惠了旗下十幾個倉庫。

目前,工研院與機械業龍頭廠上銀科技合作,建立滑塊加工與運送上下料的示範生產線。這台無人搬運車能載重200到300公斤,或是拖引500公斤的物品,電池能夠支撐一星期,其中的磁感測模組與馬達趨動控制技術,能感應磁條或以紅外線影像控制行進方向,並辨認所搬運的各種工廠物料,省去人工核對與操作起重機與堆高機的時間,並讓長期仰賴日系產品的業者,能夠技術自主。

「除了工廠,美國更將這類機器人運用在醫院,因為過往醫護人員30%的工作時間,都在尋找東西、遞送文件與搬運藥品。」工研院機械所經理巫震華指出,如果原本醫護人員需要12小時輪班,導入機器人後,就能夠在8.4小時內做完工作,縮短醫護人員的工時。

然而,機器人如何辨認自己是否正確取物?怎麼從亂七八糟的零件堆中,選出對的那一樣?有鑑於此,工研院開發出視覺導引定位技術,以雙眼立體視覺,來導引機械手臂以智慧化判斷。以「2.5 D RBP-智慧化機械手臂」為例,從雜亂堆棧的零件中,篩選最佳位置、引導取料,解決過往物料因震動、整列而難以自動化的瓶頸,誤差值更小於0.5公厘,能夠替廠商省下治具設計與製造的費用,而這項技術,也一體適用於艾波比(ABB)、日本電綜集團(DENSO)、(EPSON)、三菱(MISUBISHI)等品牌廠的機械手臂,讓組裝、加工機上下料更有效率,同時增加台灣機器人系統整合商的附加價值。

用機械節省成本 解放人的智力

另外,工研院首創七軸機械臂的機器人,不同常見的多關節型產業機器人,最大為6自由度,七軸機械臂能有7自由度,並且內藏電路管線,讓窄型輕量化的機械臂更加靈活。

工研院機械所副組長郭子鑫點出,這個設計的目的,是希望讓台灣電子業有更多設備的選擇,「真空室、無塵室這樣需要龐大資金建構的工程環境,裡面的機台自然是越小越好、動作越靈活越好,能夠省下更多設備成本。」

消費性電子廠商為了與敵對陣營的對手競爭,紛紛加速產品開發週期,這也意味著生產裝配線必須同步調整,必需重新編輯機械手臂的程式語言,無疑是一項大工程。

「寫程式、寫正確的程式、寫正確又好用的程式,是完全不同的技術等級,這需要仰賴工程師的經驗,而從測試到實際生產,又是一段漫長的路。」巫震華認為要解決這個問題,就是以直接教導的方式,來簡化人為操作程序,因此工研院開發控制器順應機器人,利用伺服馬達編碼器,不需要增加任何感測元件,只要牽起機器手臂,帶出上下物料的路徑,機器人就會展現優異的控制能力,自動產生最佳化路徑。

這些技術更落實在上銀、技嘉等重要廠商,並建立示範產線,協助提昇產業產品品質,加速國內機器人系統整合。而與華寶通訊合作的銀髮族陪伴機器人,祥儀企業合作開發的導覽機器人及運載機器人,都有工研院機器人的精密機械技術能量涵蓋其中。

下一個兆元產業

工研院機械所所長張所鋐表示,根據工研院產經中心(IEK)分析,2012年我國機械產業產值預估全年可達新台幣9,154億元,並在2013年突破兆元大關,成為名副其實的新兆元產業。

當世界工廠──中國也著手進行自動化,對全球製造業、服務業而言,這項重要的里程碑,意味著操作人員將成為機器人領班或設備工程師,管理機器人而不是被機器取代。

在科幻小說中,人們恐懼被機械主宰,然而事實上,機器人將可以解放人的心智與勞動力,讓人腦從事更高階的工作,並為全球製造業帶來公平的競爭環境,解套勞資雙方的矛盾,企業不用承擔太多人事與管理成本,也能更輕鬆地營造出重視人權的工作環境,在投資上也能從勞工素質、供應鏈網路、消費市場規模等客觀條件切入,讓人與機器各司其職,共創美好的明天。

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