〈工業技術資訊月刊〉數位轉型打造韌性製造

※來源:工研院
(圖:工業技術資訊月刊)
(圖:工業技術資訊月刊)

撰文/王明德

美中貿易戰與新冠疫情相繼來襲,全球產業環境遭逢巨變。後疫情時代,臺灣製造業者考量供應鏈風險下,應以「總部經濟」思維積極數位轉型,用智慧化蓄積能量,打造具韌性的製造生態系。

製造業是經濟的重要動能,產業能量的強弱與國家發展息息相關,臺灣雖是製造重鎮,但除了科技產業外,其他產業的製造技術並未全面跟上智慧化,近年全球產業環境丕變,各國也開始透過智慧化協助製造業升級,未跟上此波浪潮的業者,恐有被邊緣化之虞。工研院機械與機電系統研究所工業物聯網技術組組長吳志平建議,臺灣製造業者應積極轉型,以因應疫後變局。

產業環境劇變,衝擊最大者當屬美中貿易戰與新冠疫情,2018 年展開的美中貿易戰讓全球供應鏈重組,多數製造大廠紛紛將生產基地移出中國,今年的新冠疫情更是讓供應鏈直接斷鏈。

吳志平指出,進入後疫情時代,供應鏈雖會恢復,但將會從以往的長鏈變為「短鏈」,也就是近期產業提到的「逆全球化」、「自給經濟」等概念,「這個變化對向來以外貿易為重的臺灣製造業者將帶來重大影響,」吳志平表示,以往習慣的運作模式將開始改變,資通訊(ICT)技術在企業營運系統的比重將會增加,智慧製造在產業的落地也會加速,這也是臺灣業者需積極轉型的原因。

各國透過智慧化協助製造業升級蔚為趨勢,工研院機械所組長吳志平建議,臺灣製造業者應積極轉型,以因應疫後變局。
各國透過智慧化協助製造業升級蔚為趨勢,工研院機械所組長吳志平建議,臺灣製造業者應積極轉型,以因應疫後變局。
供需兩端同步展開智慧轉型

臺灣製造業的智慧轉型,吳志平認為在供、需雙方都要積極動作。在供應端方面,因應智慧化商機,臺灣原有的自動化業者、工業電腦廠商,都早已推出各種智慧化設備,另一方面智慧製造強調資訊技術(IT)與營運技術(OT)整合,宏碁、華碩等 IT 大廠也紛紛投入。

不過,臺灣製造業者的商業模式是以硬體銷售為主,產品售出後,交易行為就終止,「這種模式雖然簡單,但商業價值僅止於產品的效能,而且同類產品技術成熟後,市場就容易進入價格戰,」吳志平認為,進入智慧製造時代後,臺灣業者應該從硬體銷售進化為製造服務,也就是將產品從硬體設備變成「服務」。

吳志平以全球知名車廠勞斯萊斯為例,勞斯萊斯除了製造高級轎車外,也生產飛機引擎。過去採用該公司的飛機引擎都是直接賣斷,後來則是改賣飛行時數,也就是航空公司用多久引擎就付多少錢的新型模式。這像模式讓買方不必在初期就支付一筆鉅額的硬體購置費用,賣方則可以透過自己的技術能力延長產品收益期間,同時與客戶的關係也能維持得更久遠。類似的模式也發生在臺灣,空氣壓縮機大廠復盛在近期推出雲端管理平台,提供客戶維修服務。

「無論是勞斯萊斯或是復盛,要將商業模式轉為製造服務,都必須先做智慧建置,」勞斯萊斯和復盛都是先在自身產品中,內建了感測網路,透過物聯網的監控架構,從遠端偵測設備狀態,方能創造出如此有價值的服務。

工研院開發的「機械雲平台」,已和資策會、金工中心等法人單位共同催生出 20 到 30 個智慧製造程式 APP,提供國內業者測試使用。
工研院開發的「機械雲平台」,已和資策會、金工中心等法人單位共同催生出 20 到 30 個智慧製造程式 APP,提供國內業者測試使用。
機械雲滿足新世代 製造業需求

回到需求端,也就是各類型產品的製造業者,則可透過各種智慧化系統提升自身的營運效能。目前最常見的就是遠端設備監診系統,利用工業物聯網機制,將設備的運作狀態傳送至機械雲分析,或透過機邊運算進行處理,管理者再從遠端掌握產線的各項資訊。設備監診僅是雲端平台的功能之一,未來製造業的需求都會化為各種應用程式,讓業者從雲端下載。以工研院開發的「機械雲平台」為例,目前已和資策會、金工中心等法人單位共同催生出 20 到 30 個智慧製造程式 APP,提供國內業者測試使用。

除了透過雲端平台使用各種智慧化功能外,吳志平指出數位化和自動化也是智慧轉型的關鍵。由於智慧製造的核心概念,是讓設備的數據可以被儲存、運算、分析、預測,進而產生更多元的價值,因此製造業者必須先具備數位化基礎,而各種數位化管理平台中,企業資源規劃(ERP)與製造執行系統(Manufacturing Execution System;MES)都是必要的系統,因此在導入智慧化系統前,他建議先從 ERP 著手,再逐步導入 MES、機聯網等架構。

協作型機器手臂更彈性直覺

在自動化方面,技術成熟的機器手臂,近年來開始被大量應用到製造現場,除了原有的傳統關節型機器手臂之外,協作型機器人也逐漸加入產線製程。工研院機械與機電系統研究所智慧機器人技術組組長黃甦表示,這兩種機器手臂的特性不同,傳統關節型機器手臂的精度高,大多用於高精密作業,也因負重大、速度快,危險性較高,因此產線作業時需用圍籬隔柵,避免發生工安事件。

至於協作型機器人的運作速度相對較慢,且機體上具有觸覺或力量感測器,人體與機器碰觸時,機器手臂的動作將會放緩或停止,因此可同步與作業人員共同工作,再加上柔和的工業設計風格,有別於傳統機器手臂給人的壓迫感,「這些特色都讓協作型手臂更加親近人,」黃甦說。

再從應用情境來看,黃甦指出,大型傳統機器手臂主要應用在汽車、金屬加工等場域中,負責搬運、焊接等工作,中小型傳統機器手臂則是應用於表面黏著插件(SMT)之類的高精密組裝。然而協作型機器人萌起時間較短,目前多以單工的產線上下料、貨物取放、視覺瑕疵檢測為主。

目前協作型機器人的市場成長速度相當迅速,主因在於售價相較傳統機器手臂低,而且只需簡單設定即可上線使用,要設計運行動作時,也不必學習機器手臂複雜專用的程式語法,直接拖曳機器手臂,協作型機器人即能記住運動軌跡,並按此路徑動作,讓操作更加彈性直覺。

黃甦也以新冠疫情為例,為了防止疫情擴散,人員隔離與環境消毒成為必要工作,但多數的消毒物質都會傷害人體,這時就可透過協作型機器人來執行這類工作,保護寶貴的人力投入更有價值的事。

協作型機器人市場能處於發展初期,工研院機械所組長黃甦建議臺灣業者可多多應用,提升產線自動化程度,為疫後興起的總部經濟與智慧製造做好準備。
協作型機器人市場能處於發展初期,工研院機械所組長黃甦建議臺灣業者可多多應用,提升產線自動化程度,為疫後興起的總部經濟與智慧製造做好準備。
協作型機器人打開藍海市場

在精度、速度都不比傳統機械手臂之下,協作型機器人的拓展率快速也讓傳統機器手臂廠大感意外,而這片新藍海也成為臺灣廠商的目標市場。黃甦表示,此市場仍處發展初期,所有的廠商都是新進者,因此品牌印象與技術能力的差距不大,臺灣廠商可善用本身能量加速技術發展,為協作型機器人開創更多附加價值,走出自己的路。

協作型機器人的應用領域多元化,再加上可與作業人員共工,未來發展潛力無限雄厚,黃甦建議,臺灣製造業者可多應用協作型機器人,提升產線自動化程度,並為疫後興起的總部經濟與智慧製造做好準備。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 342 期 2020 年 7 月號,未經授權不得轉載。


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《工業技術與資訊》月刊,現為工研院發行之全院性對外出版品,刊物發行於1991年,目前每期發行數量約為6,000份;對象含括全國具研發單位的中小企業、立法委員、政府官員、媒體等。

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