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智慧製造帶動商機 工業機器人市場樂觀
 

【作者: 王明德】   2019年06月17日 星期一

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在新技術新產品層出不窮的態勢下,過去幾年工業機器人的全球發展可以用「強強聯手、百家爭鳴」來形容。從應用領域的分佈來觀察,搬運、焊接與上下料是工業機器人主要被應用的工序,占多關節工業機器人總裝置量的67%;汽車與汽車零組件電子電機產業、機械金屬加工產業是前三大應用領域。



圖1 : 工業機器人是智慧製造的重要設備,2019年全球機械產業景氣雖然不佳,不過在工業4.0的帶動下,工業機器人的後續發展仍樂觀。(source: Computerworld)
圖1 : 工業機器人是智慧製造的重要設備,2019年全球機械產業景氣雖然不佳,不過在工業4.0的帶動下,工業機器人的後續發展仍樂觀。(source: Computerworld)

從工業機器人的銷量觀察,工業機器人被應用在汽車整車、汽車零組件的數量為整體的三分之一,電子電機和化工、橡膠和塑膠等領域,以及機械金屬製品的生產應用領域,約各占比三分之一。紡織、鞋業、傢俱製造、食品加工製造業等輕工業的機器人裝置量迅速增加,也讓全球各工業機器人製造商紛紛推出相對應之較低荷重機器人產品。


商機浮現 整合趨勢加快

工業機器人製造商必會將業務觸角延伸至提供整合式的智慧化服務,為的就是要因應不斷到來的工業物聯網(lloT)應用趨勢;具有機器人硬體開發製造能力的企業與軟體商、工控廠商、人工智慧技術提供者合作,甚或併購的現象預期曾不斷上演,過去兩年市場已經出現瑞士ABB購併B&R(Bernecker & Rainer),並與日本Kawasaki共同合作雙臂機器人技術;日本Fanuc與牧野機床(Makino)、海克斯康(Hexagon)、中國模德寶公司合作,共同建置模具產業的柔性單元自動化生產系統;中國美的(Midea)繼收購德國KUKA後,再購併以色列運動控制廠商servotronix;日本Yaskawa與中國長盈精密合資成立機器人公司,發展號稱全球最快速小型的電子產業用機器人。



圖2 : 確保對工作人員無害是協作式機器人的最大訴求。(source: Robotics & Automation News)
圖2 : 確保對工作人員無害是協作式機器人的最大訴求。(source: Robotics & Automation News)

工廠內部的各式設備與生產管理系統整合,將可望創造龐大的效果。從ABB購併B&R並與IBM合作人工智慧,施耐德與微軟合作,KUKA和三菱分?與SAP合作、Fanuc,並在2018年推出Field system等,都讓我們看到工業物聯網(lloT)的應用發展已經勢不可擋。工業機器人製造商會將業務觸角延伸至提供智能化服務,透過系統整合為客戶提供更完整的智能化解決方案,具有機器人硬體製造能力的企業與軟體商、工控廠商、人工智慧技術提供者合作,甚或購併的趨勢會愈來愈明顯;除此也可看到更多的軟體創新,包括能監控和管理機器人的App不斷被開發出來。


工業機器人發展遍地開花

電子電機和化工、橡膠和塑膠產業對於工業機器人的導入應用在現在對未來都曾有巨大的需求潛力,全球消費性電子產品製造業的從業人數達千萬人以上,只要其中的30%變成「機器人」,就是數以百萬台的工業機器人,如此巨大的市場,已是各機器人本體製造商爭相進攻的領域。過去幾年的自動化展,都可看到多數的機器人廠商,紛紛推出應用於電子產品製造上所需要的小型多關節機器人,以因應不斷擴展的市場需求。


協同作業機器人是製造業邁向智慧化生產的重要趨勢;2011年ISO推出ISO10218-1和-2系列標準,規定了機器人在設計製造、整體應用、維護維修時,對人身安全的防護原則。2016年再發布ISO/TS 15066,規範了在協同作業模式下的技術指引。協同作業機器人可?是產業向智慧化生產的趨勢之一,它的誕生就是要因應工作者與機器人共同合作的發展及可能衍生之危害,確保對工作人員無害是協作式機器人的最大訴求。



圖3 : 機器視覺與機器手臂的整合,將有助於產品檢測的效能提升。(source: Fabricating Metalworking)
圖3 : 機器視覺與機器手臂的整合,將有助於產品檢測的效能提升。(source: Fabricating Metalworking)

協同作業工業機器人(Collaborative Industrial Robot)在丹麥機器人公司Universal Robots推出型號為URS的機器人後快速的發展,這些類型的機能直接和人類勞工一起並肩工作而無需圍欄隔離。在同一作業空間中由人類擔任靈活性高的工序,機器人快速、準確、負責重複性的工作。


2015年美國自動測試設備供應商Teradyne以2.85億美元的價格收購Universal Robots,從2014年至2018年每年出貨量均是2位數成長,目前全世界已經安裝超過7000台UR機器人。


UR目前是協作安全機器人的第一大市佔,2018年全球的量估約8,500,臺灣廣明公司所推出的達明機器人目前期許為協作安全機器人的第二大公司。其所推出的T15型號機器人,特色是視覺深度補償,非常適用於SSD(Solid State Disk,固態硬碟)的生產作業。


因應需求 區隔市場

面板業、PCB業、製鞋業、半導體業,仍算是機器人的藍海市場。半導體廠想用安全協作式機器人取代現有載有晶圓在空中跑的晶舟盒,但有其一定的重量,也就是需要一定程度的荷重,目前市面上的協作機器人很少超過15公斤,協同作業級機器人強調安全,因此馬達扭力小,半導體市場對於機器人應用的需求,也比目前市面上的協作機器人要求的重量規格更高,所以現在已可預期未來會有荷重更高的協作級機器人問市。


從工作內容區分,傳統工業機器人適合進行大規模生產的企業,協同作業工業機器人則瞄準客製化、接急單、短生產周期的電子製造服務廠(EMS)與中小企業(SME)。


傳統工業機器人訴求是「快、穩、準」,而協作式機器人在運作上不強調快速,這也將限制它的應用領域以及終端使用者對於機器人的回購率,原因在於直流馬達驅動器簡單、體積小,好安裝,因此協作機器人功率較小,不像大荷重工業級機器人要用大功率的交流馬達。另外若安全協作式的機器人能在每秒1公尺的速度達到保護的功能,將會更有競爭力。


機器人技術和產品深受科技發展影響,未來荷重更高的協作級機器人將陸續問市,工業機器人與視覺檢測的整合也會越來越深,根據國際機器人協會IFR的統計顯示,全球工業機器人銷售2019年將達41.3萬台。雖然2019年景氣不佳,國際情勢又受中美貿易戰影響,但新技術新產品的推出與工業物聯網發展快速落地態勢下,未來發展仍然樂觀。


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