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協作型機器人:適用於各種規模企業的自動化進程
 

【作者: Esben H. Ostergaard】   2018年06月13日 星期三

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產業創新的推手─協作型機器人

隨著科技演進,發展出能與人類協作而非取代人力的機器人,自動化生產的商務模式漸趨成熟。根據2018年2月公布的《GE全球創新趨勢》(GE Global Innovation Barometer)報告,全球企業主管認為,過去5年有40%的創新為公司盈虧狀況帶來正面影響;同時有近75%主管認為所處產業面臨技術不足的問題,另有64%表示技術不足的問題限制了他們創新的能力。


自2008年起,Universal Robots就持續開發並製造協作型機器人(cobot)來解決上述挑戰。協作型機器人是一種經過專門設計,可以和人類近距離一起工作的機器手臂。其作業所需空間較小,操作與設定都相當簡便,作為工具使用能讓人類工作效果更好且更加輕鬆,必要時也能在無人力支援的狀況下自動作業。這種由人類和協作型機器人直接合作的工作環境,Universal Robots稱之為工業5.0,是繼自動化「關燈」工廠之後的下一步工業革命。


圖1
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本文將列舉協作型機器人的六大優勢與產業實例,說明不論製造單位規模大小或設置地點,自動化(尤其是協作型機器人)都是一種具有正面效益的投資。


成本效益與多樣性

協作型機器人讓一些原本沒有能力大舉投資工業用機器人的企業,可以依照自身條件開始推動製程自動化。


位於美國的Voodoo Manufacturing就是一個很好的例子。該公司的3D列印工廠需要擴大規模以負荷急遽增加的生產量,才能繼續與射出成型等競爭技術相抗衡。Voodoo的挑戰在於其所需要的機器人手臂,除了要求程式設定簡易,還要能輕鬆整合工廠已搭載的機器人夾爪Robotiq,最後這家公司選擇了Universal Robots UR10,因為它的無縫接口能完美貼合Robotiq的雙爪夾具。


該公司指出,裝設Universal Robots協作型機器人的成本,比傳統工業型機器人低了大約五倍。協作型機器人的組裝速度快,同時具備高安全性,代表業者無須加裝防護籠、安全光柵,或工業型機器人在工廠中運作時所需的其他安全措施,因而省下大量的成本支出。



圖2
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另一家因部署協作型機器人而受惠的小型企業是捷克的Multi-Wing CZ,這家公司生產通風設備所需的軸扇解決方案,為滿足逐漸增長的需求,必須在非常侷限的作業空間內進行生產自動化。在拆掉舊有安全護欄,並安裝Universal Robots的UR5協作型機器人後,該公司的單位生產成本下降了10-20%,年產能則增加了336小時。


彈性的設定機制

使用協作型機器人的另一個優勢在於,它們符合數位商業模型公認的最佳實踐典範,「壽命比工廠還長」的特點讓其能夠長期運轉,且幾乎可以無限次數地設定與調整程式。此外,協作型機器人可以任意安裝或移動,幾乎沒有任何限制,還能裝設各式各樣的機器手臂末端工具和輔助設備,以滿足持續變動的需求。


協作型機器人也能搭配各種新興的開發中技術和軟體功能,隨著周邊其他相關製程的改變,加以重新設計、配置與部署。每個使用協作型機器人的工作坊、工廠、服務單位、食品店或照護設施,都能自由地改變未來的使用方式,唯一的限制只在於人類的想像力。


製造端回流母國

在全球化初期,許多公司發現可以將低成本和技術相對不純熟的勞動力,應用在各種仍以人工進行的製程上,因此,這些製程所創造的工作機會跟營利最終都流向其他國家。因應近期產業回流(re-shoring)的趨勢,製造、組裝和成品作業也逐漸遷回更接近終端產品市場的地點。



圖3
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Universal Robots就曾經協助RSS Manufacturing這家美國水管及水龍頭零件製造商解決類似問題。當時,這家公司必須將每月的控制閥產量從400增加到700個,其並未選擇添購昂貴的電腦數值控制(CNC)機器,而是決定安裝Universal Robots UR5。藉由RSS這款機器人手臂全天候不間斷作業,短短11天內就為該公司生產出700個控制閥並完成出貨準備;讓RSS團隊倍感驚訝的是,利用部署UR5將管子送入彎管機,能將原本兩到三天才能完成的1,500件製品,縮短至4小時內即結束製程。不僅如此,UR5還讓RSS既有機器設備增加30%產能,讓公司的競爭力大幅追上海外競爭者。


改善就業


圖4
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與一般看法相左,Universal Robots認為自動化普及並不會對就業帶來負面影響,機器人並不會真的取代人力。相反地,正因人力都用來創造更高價值,導入協作型機器人更能增加職缺淨值,人力「升級」的同時,公司也能拓展市場潛力。


我們已見識到了自動化技術如何創造職缺,事實上,在那些已經部署Universal Robots協作型機器人的工廠裡,平均員工人數都是大幅增加而非減少。


更貼近市場


圖5
圖5

當製造、加工或組裝的廠房,與產品或服務的收受對象處在同一國家內,就能縮短整體供應鏈和物流架構,不但更便於管理,對環境的衝擊也較小。由協作型機器人所推行的自動化,將更方便企業在接近消費者的地方製造商品,對製造商、員工、消費者和在地社區來說百利而無一害。


找回人性化特質


圖6
圖6

從精釀啤酒、手工製品到完全個人化的精品,消費者越來越要求所有產品都要帶有真人手作的質感,即便是量產製品也不例外。有了協作型機器人,業者就能透過機器人的技術能力,以及在重複性工作上的一致性,結合工匠和其他專業人士的獨特技巧,縮短生產時程、提升準確度並改善成品品質。


人們將更有餘力將無形的技術,以及無法透過程式取代的創意,應用在更複雜的工作上,或者藉此大幅提升特定工藝及技術的生產力。如此一來,企業將能更切合強調個人化的市場新需求與消費者期望。


適合各種規模企業的自動化進程

圖7
圖7

由於低成本且作業所需空間較小,甚至連規模最小的公司都能藉此強化生產能力,無須大舉更新廠房或添購昂貴設備。對許多小型業者來說,由協作型機器人所推動的自動化能大幅提升競爭力,還能和市場中產能、品質或成本都更具優勢的大型對手一較長短。


除了成本大幅低於傳統工業用機器人外,協作型機器人短短幾小時內就能拆封、安裝並完成設定,能立即執行一些簡單任務,且不需要特別的技術來執行程式設定,這對中小企業來說都是相當重要的益處。即便是微型商店,協作型機器人都能安全地與人類員工並肩作業,每當有新需求出現,都可輕易地重新設定並針對不同任務再次部署,不僅加快資本回收速度,也提高投資報酬率。


因此,具有高度商業合理性的協作型機器人在未來只會更加普遍,企業應該開始思考如何使員工與自動化的協同效益最大化,加速產業創新並達成改善虧損的目標。


(本文作者Esben H. Ostergaard為Universal Robots 技術長暨共同創辦人)


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