2006年，世界正處于智慧型手機(jī)革命開(kāi)端。當(dāng)時(shí)人們只能想像此市場(chǎng)的發(fā)展情況?，F(xiàn)在，許多人展望的未來(lái)，將會(huì)是個(gè)急需經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且小型化行動(dòng)電子產(chǎn)品的世界。
十八世紀(jì)至今，每一場(chǎng)技術(shù)革新都帶來(lái)生產(chǎn)力的大躍進(jìn)。第四次工業(yè)變革親臨你我的生活現(xiàn)場(chǎng)，在列強(qiáng)簇?fù)硐碌膰?guó)家制造升級(jí)政策，沒(méi)有停歇的空間。
這場(chǎng)由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引發(fā)的虛實(shí)世界模糊化趨勢(shì)，將改變制造體系并產(chǎn)生新商業(yè)模式。
自2011年德國(guó)首先提出“工業(yè)4.0”的概念后，各國(guó)競(jìng)相推出制造業(yè)升級(jí)的政策計(jì)畫，比方像是美國(guó)的“先進(jìn)制造”、日本的“工業(yè)4.1J”、韓國(guó)的“制造業(yè)創(chuàng)新3.0”以及臺(tái)灣近期發(fā)布的“生產(chǎn)力4.0”等。
除此之外，中國(guó)也在今年5月頒布了“中國(guó)制造2025”，加上去年10月中國(guó)國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)與德國(guó)總理梅克爾共同發(fā)表了《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新》，首次將工業(yè)4.0納入雙邊合作的課題，令紅色供應(yīng)鏈的后續(xù)發(fā)展充滿無(wú)限想像，也讓人思考對(duì)臺(tái)灣可能造成的沖擊與影響。
制造業(yè)升級(jí)有其階段性進(jìn)程與門檻，從工業(yè)1.0逐漸邁向4.0。根據(jù)德國(guó)顧問(wèn)公司Roland Berger表示，演化進(jìn)程從工廠自動(dòng)化開(kāi)始，接著工廠數(shù)位化，工廠資訊科技(IT)與操作技術(shù)(OT)整合，進(jìn)而擴(kuò)大到供應(yīng)鏈體系的互聯(lián)，最后達(dá)到人、物體與服務(wù)系統(tǒng)的互聯(lián)共享。
美、德兩國(guó)顯然正在3.0到4.0的路上較勁中，而中國(guó)則懷具雄心地同步發(fā)展各項(xiàng)技術(shù)，希望直接從2.0躍進(jìn)4.0之列。臺(tái)灣在這場(chǎng)列強(qiáng)爭(zhēng)奪賽中，仍然有其角色，并提出生產(chǎn)力4.0。知己知彼，明確定位，在這場(chǎng)突破虛實(shí)界限的智慧制造競(jìng)爭(zhēng)中，好好地上演一出以小博大的反攻。
近十年前已有機(jī)器人制造商譬如ABB開(kāi)始重新審視其在工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化方面的努力，尤其著重于以靈活敏捷的系統(tǒng)取代復(fù)雜繁復(fù)的制程。
隨著時(shí)間的推移，這些進(jìn)展統(tǒng)稱為綜合產(chǎn)業(yè)，或是所謂的第四次工業(yè)革命。資訊物理系統(tǒng)、生產(chǎn)場(chǎng)景和真正的人機(jī)協(xié)作，是成功管理由于這場(chǎng)革命而不斷成長(zhǎng)的人、事物及服務(wù)生態(tài)系的關(guān)鍵。另外，此種新形態(tài)協(xié)作必須提供平衡解決方案，以永續(xù)、高效且可獲利的方式利用此生態(tài)系最大優(yōu)勢(shì)。
以人為本提供主動(dòng)式設(shè)備維護(hù)服務(wù)
市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)指出，在萬(wàn)物互聯(lián)概念驅(qū)動(dòng)下，至2020年全球聯(lián)網(wǎng)裝置數(shù)量預(yù)計(jì)將會(huì)超過(guò)三百億個(gè)，并創(chuàng)造高達(dá)14.4兆美元的商機(jī)(圖1)。但不論串連的設(shè)備有多少，只關(guān)注在硬體的連結(jié)數(shù)是不夠的，因?yàn)樗写B起來(lái)的“物”其實(shí)是要回饋給“人”進(jìn)行相關(guān)決策，進(jìn)而提供所需或必要的“服務(wù)”，因此唯有將三者同時(shí)納入規(guī)畫的“Internet of Things、Services、People”才是完整演繹物聯(lián)網(wǎng)之應(yīng)用。
圖12020年全球聯(lián)網(wǎng)裝置數(shù)量預(yù)計(jì)將超過(guò)三百億個(gè)，并創(chuàng)造高達(dá)14.4兆美元的商機(jī)。
“技術(shù)”并不是唯一，“人”才是須關(guān)注的重點(diǎn)；以ABB積極讓機(jī)器人成為聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為例，隨著網(wǎng)際網(wǎng)路與無(wú)線網(wǎng)路的普及，設(shè)備供應(yīng)商所提供的技術(shù)支援與售后服務(wù)也產(chǎn)生了巨大的變革，新服務(wù)已從過(guò)去有問(wèn)題才被動(dòng)反應(yīng)、派員處理之作業(yè)模式轉(zhuǎn)變成主動(dòng)式服務(wù)。
因此產(chǎn)品提供聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)端存取將是必然的趨勢(shì)，而透過(guò)可確保資訊安全之應(yīng)用平臺(tái)收集所有資料的監(jiān)控服務(wù)，則能為客戶提供更多的產(chǎn)品附加價(jià)值。
譬如ABB目前安裝于各國(guó)的機(jī)器人中，已經(jīng)有五千臺(tái)是聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，而該公司設(shè)在印度的全年無(wú)休之后勤工程團(tuán)隊(duì)則能針對(duì)這些連線的機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)運(yùn)作狀況之監(jiān)測(cè)。
藉由此種遠(yuǎn)端服務(wù)(Remote Service)且持續(xù)的監(jiān)控來(lái)提供客戶主動(dòng)式與預(yù)防性之設(shè)備維護(hù)，不僅能早期發(fā)現(xiàn)機(jī)械異常避免生產(chǎn)線意外停機(jī)，就算臨時(shí)出現(xiàn)任何突發(fā)狀況，也能在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行診斷并迅速排除故障，而各種資料收集后所形成的大數(shù)據(jù)將累積成資料庫(kù)，做為日后改善與管理之用。
聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人是ABB因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)從使用者與客戶的角度出發(fā)所提供的服務(wù)，該公司并訂下聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人要在五年內(nèi)翻倍成長(zhǎng)的目標(biāo)，從而實(shí)踐以人為本的服務(wù)理念(圖2)。
圖2聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人加速工業(yè)智動(dòng)化發(fā)展腳步。
與時(shí)俱進(jìn)迎接新經(jīng)濟(jì)世代考驗(yàn)
隨著網(wǎng)路資訊發(fā)達(dá)、產(chǎn)品生命周期縮短、少量多樣及客制化等成為消費(fèi)主流，各國(guó)政府為取得主導(dǎo)地位而紛紛推出了工業(yè)4.0、先進(jìn)制造、產(chǎn)業(yè)重振等制造業(yè)升級(jí)計(jì)畫。
臺(tái)灣除了面臨開(kāi)發(fā)中國(guó)家分食量產(chǎn)市場(chǎng)、歐美工業(yè)大國(guó)搶占客制化市場(chǎng)的雙重夾擊之外，根據(jù)國(guó)家發(fā)展委員會(huì)發(fā)布的人口推計(jì)報(bào)告，臺(tái)灣勞動(dòng)人口每年平均以十八萬(wàn)人速度遞減，總勞動(dòng)人口的問(wèn)題更讓本土制造業(yè)者面臨著迥異于以往的競(jìng)爭(zhēng)壓力。
為此，經(jīng)濟(jì)部工業(yè)局副局長(zhǎng)呂正華表示，政府在過(guò)去輔導(dǎo)產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，提出“生產(chǎn)力4.0”之計(jì)畫(圖3)，做為未來(lái)十年推動(dòng)臺(tái)灣制造業(yè)升級(jí)的主要發(fā)展方向，期能在善用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智慧機(jī)器人、智動(dòng)化設(shè)備等技術(shù)，并運(yùn)用資金融通、研發(fā)補(bǔ)助和投資抵減等政策工具，先期以中堅(jiān)企業(yè)建置示范工廠來(lái)帶動(dòng)包括電子、金屬、機(jī)械、食品、紡織、農(nóng)業(yè)和零售等產(chǎn)業(yè)升級(jí)，同時(shí)推動(dòng)臺(tái)灣制造業(yè)朝創(chuàng)新、高值化與關(guān)鍵技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)展。
圖3生產(chǎn)力4.0推動(dòng)作法示意圖
人機(jī)協(xié)作改變機(jī)器人/自動(dòng)化的未來(lái)
如今，市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變已超乎機(jī)器人制造商最大膽的預(yù)期，遠(yuǎn)比其所想像的還要復(fù)雜，且需要不可思議的龐大人工組裝需求。由橫跨幾千條裝配線數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的勞工，構(gòu)建出這個(gè)世界越來(lái)越依賴的電子產(chǎn)品。這些產(chǎn)品類型呈爆炸性成長(zhǎng)，且生命周期極為短暫，再加上勞工對(duì)更多報(bào)酬的工作、更高的薪水及更佳生活品質(zhì)的需求提升，表示目前的系統(tǒng)最終既無(wú)法擴(kuò)展亦無(wú)法永續(xù)。
回顧2006年，在機(jī)器人制造商開(kāi)始研發(fā)解決這些問(wèn)題的小零件組裝解決方案概念時(shí)，并不知道需求將會(huì)變得這么龐大。機(jī)器人制造商了解這些手工組裝線將必須加以自動(dòng)化，而此轉(zhuǎn)變可能需要數(shù)十年時(shí)間，且必須在不中斷復(fù)雜、龐大且根深蒂固的現(xiàn)有小零件裝配基礎(chǔ)架構(gòu)的情況下發(fā)生；正因如此，無(wú)論機(jī)器人制造商開(kāi)發(fā)出哪些解決方案，本質(zhì)上都必須是機(jī)器人，并能在人類身旁安全作業(yè)。
近來(lái)機(jī)器人制造商譬如ABB將此概念稱為人類與機(jī)器人協(xié)作，但當(dāng)時(shí)ABB單純只想創(chuàng)造固有安全的解決方案。
而此市場(chǎng)需要靈活度，才能處理生命周期僅幾個(gè)月且仍持續(xù)縮短的不斷變化產(chǎn)品。 解決方案必須方便攜帶且易于安裝于生產(chǎn)線上，并能符合現(xiàn)有生產(chǎn)線上的規(guī)畫，此外還必須采用相當(dāng)直覺(jué)性使用的創(chuàng)新程式設(shè)計(jì)方法，毋須特殊訓(xùn)練任何人都能上手。然而，最重要的是必須足夠安全與作業(yè)員并肩作業(yè)，無(wú)需安全圍籬且無(wú)威脅感。
YuMi增進(jìn)自動(dòng)化戰(zhàn)力
藉由引進(jìn)全球第一部真正協(xié)作式雙臂工業(yè)機(jī)器人--YuMi(圖4)，ABB工業(yè)機(jī)器人再次擴(kuò)展機(jī)器人自動(dòng)化未來(lái)的樣貌，且將從根本上改變可采用機(jī)器人自動(dòng)化的工業(yè)制程類型。
圖協(xié)作型機(jī)器人有助提升工廠作業(yè)安全性。
就字面的意義而言，YuMi在英文中代表“You & Me”，意指你和我共同創(chuàng)造自動(dòng)化的未來(lái)。據(jù)了解，這項(xiàng)突破性的解決方案是經(jīng)過(guò)多年研究與開(kāi)發(fā)的成果，預(yù)示能像人類一樣并肩合作，藉以完成同一個(gè)任務(wù)的全新時(shí)代，同時(shí)仍可確保周圍人員安全。
小零件組裝領(lǐng)域正在經(jīng)歷日新月異的變革。尤其是在電子產(chǎn)業(yè)，高速成長(zhǎng)的需求已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)熟練勞動(dòng)力工作的生產(chǎn)數(shù)量。隨著傳統(tǒng)裝配工藝越來(lái)越無(wú)法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求，制造商無(wú)論從策略角度還是經(jīng)濟(jì)性考慮，都必須進(jìn)行投資和尋找新的解決方案。
盡管YuMi的設(shè)計(jì)是為滿足消費(fèi)電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)對(duì)彈性生產(chǎn)和靈活制造的需求，但它同樣可應(yīng)用于任何小零件組裝環(huán)境中(圖5)；這得益于其雙臂設(shè)計(jì)、多功能智慧雙手、通用零件進(jìn)料系統(tǒng)、基于機(jī)器視覺(jué)的零件定位、引導(dǎo)式程式設(shè)計(jì)，以及一流的精密運(yùn)動(dòng)控制。
圖5 ABB新款協(xié)作型機(jī)器人具有十四軸設(shè)計(jì)，可靈活執(zhí)行生產(chǎn)線上的組裝作業(yè)。
乍看之下將手工裝配線上的制程自動(dòng)化似乎相當(dāng)簡(jiǎn)單，但實(shí)際上要復(fù)制人類能力并不容易。
協(xié)作型機(jī)器人須要擁有能靈巧精確處理細(xì)膩事物的觸感和馬達(dá)控制，并能判斷在特定組件上用力多少才不會(huì)過(guò)猛，并能看到物件在哪里，十分容易將它撿起，并能毫不遲疑處理種類極為繁雜的零件；此外，協(xié)作型機(jī)器人還擁有空間感，因此能與作業(yè)員共同完成工作。
采用YuMi所須要面臨的挑戰(zhàn)，在于決定如何以基本符合成本效益的方式，重現(xiàn)至少像人類一樣安全所必要最低限度的感官和能力。
復(fù)制所有這些人類特質(zhì)，但仍能提供自動(dòng)化實(shí)質(zhì)好處。透過(guò)遠(yuǎn)多于機(jī)器人所需，且基于各種用途所構(gòu)建的設(shè)計(jì)，已創(chuàng)造固有安全的組件系統(tǒng)，提供小零件裝配未來(lái)所需的精度、容易使用、速度、靈活性及投資回報(bào)。
這款智慧型產(chǎn)品，從規(guī)畫之初就以與人共同合作為主要設(shè)計(jì)概念，因此產(chǎn)品經(jīng)過(guò)ANSI/UL 1740安全認(rèn)證，以及符合ISO-13849人機(jī)協(xié)同之安全標(biāo)準(zhǔn)，所以不再像傳統(tǒng)機(jī)器人必須留下空間設(shè)圍籬或光柵護(hù)欄才能確保機(jī)器人與現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全。
此外，雙臂總共十四軸手臂的YuMi不但能平順地多工運(yùn)作，而且不會(huì)出現(xiàn)兩手打架的情況，還有將控制器整合在手臂內(nèi)部的設(shè)計(jì)也免除了原本需要控制箱的需求，而透過(guò)平板電腦的教學(xué)控制，并拉著此款機(jī)器人的手動(dòng)作，即可讓機(jī)器人快速學(xué)會(huì)所須執(zhí)行的操作。
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