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2022 小白也能解的「智慧製造」


智慧製造在後疫情時代,為不可逆的全球趨勢。根據TrendForce研究顯示,2021 年全球智慧製造市場規模達 3,050 億美元,預期至 2025 年可望至 4,500 億美元,年複合成長率為 10.5%,將迎來製造業黃金五年。為使讀者快速了解「智慧製造」,及其可能對我國的影響,以下為專文介紹。

這一切,都要從機器人開始講起

「智慧製造」的故事要先從機器人講起。講到機器人,你們會想到是科幻電影機器戰警?星際大戰裡的 R2-D2?超可愛的智慧居家機器人 Zenbo?還是童年的哆啦 A 夢呢?現在我們常看到的有服務型機器人,外型像人,他們會做家事、有照護功能,也有另一類工業機器人,主要在製造業中使用,外型僅僅是一隻機械手臂,可以幫助工廠在製程中節省時間、人力成本。


隨著不斷改良,機器人已越來越靈活,漸漸出現在日常生活當中了,相信大家都有看過會泡咖啡的機器手臂吧?這種機器手臂不僅泡咖啡只要兩分鐘,甚至還會拉花呢。台北市東區目前也有機械手臂為您製作珍珠奶茶。


根據市調公司 Mordor Intelligence 指出,2020 年全球機器人市場規模達 236.7 億美元,將於 2026 年成長至 740 億美元,年複合成長率達 20.4%,機器人是工業 4.0 不可或缺的一部分,它不僅是第四次工業革命的產物,更是產業製造環境中的重要關鍵。



機器人、無人搬運車與智慧製造

製造業在工業 4.0 轉型的過程中,主要會需要運用機台、設備、以及借助工業機器人的力量等等。舉個例子來說,以前撿料都是用人力去推著車,對應到現在,就是所謂的無人搬運車,自動將材料搬運到產線上,例如常聽到的 AGV (Automated Guided Vehicle) 無人搬運車,已廣泛運用於自動化倉儲物流系統、智慧工廠、智慧製造,或是未來可能會成為主流的 AMR (Autonomous Mobile Robot ) 自主移動機器人亦可以使搬運流程自動化。



比起傳統需要預設磁軌與標誌,在固定線路上運行的 AGV,AMR 能在設定的空間內利用無線通訊來感測環境防止碰撞、處理資料、即時控制,應用彈性大幅提高,因擁有自主導航能力及機器視覺,可輕易避免 AGV 的缺點;


而且在多數應用場域中,會有數台到數百台的 AMR 在同一空間內行駛,這都會加速智慧工廠、自動倉儲系統成為未來一個新的發展領域。像是雙 11、雙 12,為什麼有這麼大量的訂單,電商平台還是能快速出貨,甚至當天就能送到家?都要歸功於這套無人的撿貨運輸系統,才能讓商品快速送達我們手上。


智慧製造串聯各項技術能力

智慧製造已經隨著現代 AI、遠端監控、IoT 還有大數據的發展,可以利用現有的設備去收集數據,再透過物聯網裝置傳送數據至雲端分析,或是透過邊緣運算下達工作指令,取代傳統的人工行為,將生產流程像串肉粽一樣一串拿起來,這樣即是所謂的智慧製造。


像是台灣廠商—台達電就開發了智慧工廠完整解決方案,從製造到取貨完全不需人力。他們以電腦、平板或手機在製造執行系統線上下單,並透過可視化管理平台,即時監看作業進度及設備運作數據;系統確認訂單後,智能輸送線將工件分流至不同的機器人工作站,分別執行取放、包裝,最後完成出貨等作業,客戶收到取貨通知簡訊後,可透過讀碼器掃瞄 QR Code,由機器人自動取貨。


透過整合軟硬體設備,智能串聯訂單、產線、和監控系統,讓客戶體驗高效、全自動、數位化的「未來智造」。



未來五年的發展,將以邊緣運算及 5G 為主軸,包含 AR/VR、機器視覺、數位孿生 (Digital Twin)、預測性維護等應用的背後,都需用到邊緣運算及 5G。比如最近很紅的元宇宙,就是透過 IoT 物聯網、AI、數位分身等工具將虛實世界整合,一旦能實現,當你戴上 AR 眼鏡、VR 頭盔或滑手機,就可即時操作遠方的工具、優化你的真實世界。元宇宙概念得以滿足遠端作業、虛擬實境、模擬運作等陸續崛起的市場需求,而智慧製造有望乘此熱潮,催動相關技術加速開發。


遠傳電信、台達電子、台灣微軟去年宣布攜手打造全國第一座 5G 智慧工廠,由遠傳於台達桃園一廠內建置 5G 專網,就是導入了自動插件設備(Rapid Transformable Machine)、AGV、AMR,以及運用 MR/AR 等虛擬實境與混合實境所建構的組裝訓練、操作輔助、視覺化設備控制與管理等智慧功能。正式上線後的實測數據,人均產值可大幅提升 69%,全線產值提升初期即可達 75%,大大提升了製造產能。



推動困難點與未來發展商機

目前工業機器人的前三大應用領域是:電子電機製造業、汽車及汽車零組件製造業,機械金屬製造業。然而,即使是高重複性、生產週期長的汽車零組件產業,只要當地人工便宜,使用智慧製造的誘因就不高(延伸閱讀:美國艾爾帕索(El Paso)及墨西哥華瑞斯(Juarez)雙城探索)。


工研院指出,產業界在推動智慧製造發展時最常遭遇到的困難包括發展目標與具體需求不明確,由於不容易進行投資報酬率評估、缺乏可用方案與合作廠商資訊、資金不足、軟硬體等基礎建設及相關資料與工作流程無法配合,加上專業與跨領域人才及人力不足、人力缺乏統合等,這些因素都會影響企業主投入與推動智慧製造的意願。


因此,我們可以根據明確化具體的市場目標與需求,挑選出潛在的市場,例如東南亞、開發中國家或者是朝向智慧製造邁進的國家。另外因暖化議題日益受到關注(延伸閱讀:最新圖解! 2021 Top 5 國家的淨零政策一次看!),全新的智慧製造也能進一步朝節能減排再循環的新方向邁進,全球建有燈塔工廠的產業龍頭,如台灣的友達、群創、鴻海,透過數位模擬、智慧管理等,達到能源優化、高效製程與減碳,運用綠色 IoT 技術,將是未來智慧製造設備與工廠設計的關鍵要素。



小結

身處於第四波工業革命的我們,目前正面臨產業的巨大變革 (《第四次工業革命》:在無聲處聽驚雷)。根據報載,2022 年台灣智慧製造能夠看到的是 10 億到 30 億美元的訂單,未來更有可能到達 500 億美元。在機器人生產上,台灣廠商已具備關鍵零組件自主開發能力,包括滾珠螺桿 (延伸閱讀)、減速機、伺服馬達等等。台灣的直角座標型機器人在市場上也頗具競爭力。隨著目前勞動成本增加,電子大廠也開始導入自動化流程,協助工廠提升製造效率與降低成本。


台灣製造業具備高度客製化與供應鏈群聚等優勢,智慧製造價值鏈也相對完善,智慧整合應用也有許多廠商、國家隊和聯盟投入,提供設備健檢、機器視覺等多元的一站式服務,若能延續此發展趨勢及優勢,都是尋找商機的關鍵切入點。




*本文由 CJ.Z 與詹大安兩位共同撰寫


 

參考資料來源:

自由時報,全國第一座5G智慧工廠今亮相,2021.3.21

工商時報,疫情助攻 智慧製造前景看俏,2022.2.24

 

作者簡介|詹大安


曾居住於台北、紐約。從城市文化風貌到跨國產業研究,在工作和生活之間,嘗試以更宏觀的視角察覺變化中的趨勢。以口舌品味美食、以足跡行遍世界、以文字記錄當下,同時致力於行銷台灣形象的國際經貿工作者。部落格請點選

 

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