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人工缺乏、自动化技术精进 工业机器人大军来袭

  • 洪千惠
人类与协作型机器人一起工作成为趋势。Deco Lighting

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全球迈向高龄化及少子化,人工劳力愈趋稀少,以机器人取代人工已是大势所趋,而人工智能技术的进展,更是让智能机器人,或说是智能机械成为现今显学。例如,在美国高举的「美国优先」大旗下,全球制造业开始考虑以美国做为制造基地的可能性,这种将制造工厂选择从人工成本低廉之地转向人工昂贵地区的考量,支持的凭据就来自于机器人所能贡献的生产力。

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驱控集成模块有效缩小协作型机器人体积。ITRI

用于制造业的机器人被归类为工业型机器人(Industrial Robots),它们原先的存在目的是用来取代人类从事危险、需大量劳力或精密的工作,也就是运用机器人从事人类不愿意做的dirty、danger、difficult等3D工作,目前机器人最常见于汽车、面板、晶圆等制造厂房。不过,随著相关技术的进展及成本的下降,有越来越多产业类别的工厂导入机器人,生产在线或是全然都是机器人,或是采用人机协作模式运行。

工厂自动化导入人机协作

在人机协作模式中,人类与「协作型机器人」一起工作,对于制鞋业、成衣业等传统产业而言,人机协作是其跨入自动化的第一步,这是因为这些产业在跨入自动化之初,不太可能一开始就全面转换为机器人生产,比较可行的方法是某些环节首先进行自动化,某些环节仍是由人类负责,毕竟人类在灵活度上还是更甚一筹。因此,传统产业对于协作型机器人的需求预期将日趋高涨,人与机器的协作成为制造业的重要趋势。

协作型机器人需与人类一起工作,诉求轻巧灵活,因此体积缩小是重要方向。针对此趋势,工研院开发的驱控集成关节模块可达到缩小机器手臂体积的目标。此模块集成马达、减速机、驱动电路等,几乎将所有重要的部件加以集成,不同于过去机器手臂多需搭配大体积的电控箱,此模块仅马克杯大小,且集成度高、加上零件轻量化,完全符合体积小且荷重高的协作型机器人的需求。

机器人市场成长加速

机器人需求越来越大,因此,来自各家研究机构的数据皆显示机器人产业的成长蒸蒸日上。国际数据信息(IDC)研究报告指出,机器人产业将以每年22.8%的速度成长,并于2021年产业规模达到2,307亿美元。资策会产业情报研究所(MIC)则指出,全球工业机器人市场持续稳定成长,预估今年(2017)全球出货量达34万台,2018年达40万台,并在2021年达到将近63万台,估计2016至2021年的复合成长率为16.4%。此外,资策会预估协作机器人产值在2020年将较2015年增长10倍,达10亿美元。

若就区域市场需求来看,同样是根据资策会MIC研究,全球有75%工业机器人市场集中于五大国,其中亚洲区就占三名,分别是大陆、日本、韩国,另外两国则是美国及德国,台湾则是位居市场第六名。其中,大陆市场的机器人需求成长预料将十分快速。

大陆机器人市场及产业重点

根据国际机器人组织IFR(International Federation of Robotics)报告,大陆去年(2016)的工业机器人销售量达到8.7万组,成长27%,已是全球最大的机器人市场。IFR指出,电机电子产业是推动大陆机器人市场需求大增的主要力量,仅此产业的机器人采购量去年就将近3万组。另一推力来自汽车产业,毕竟大陆不仅是全球最大的汽车市场,且是全球最大的汽车生产基地,因此去年全球汽车制造工业机器人的销售额有25%是大陆市场所贡献。

值得注意的是,虽然大陆目前所使用的工业机器人主要是由外国业者供应,然而大陆的机器人势力已不容小觑。IFR报告指出,2016年全球共出货29万台工业机器人,其中约9万台就是大陆制造,且预估2019年全球出货的41.4万台中,大陆将出货16万台。

大陆机器人市场成长快速,然而机器人使用密度与日本、德国、美国等国家的机器人使用密度仍有颇大差距。「机器人使用密度」是指每万名产业工人使用多少台工业机器人。目前全球工业机器人使用密度的排名依序为韩国、新加坡、日本、德国、瑞典及台湾,大陆目前仅排行49,由此可显示大陆的机器人市场发挥空间仍大。

大陆市场对于工业机器人的需求殷切,值得台湾机器人产业持续关注。事实上,根据MIC统计,台湾生产的工业机器人以外销为主,其中,大陆就占了58%,名列台湾机器人最大外销市场。

台湾整备,积极建立完整供应链

在机器人的设计制造上,台湾占有一席之地且已有许多业者跨足机器人。根据工研院的资料,目前在台湾机器人产业生态系统中,系统集成业者包括研华、盟立、均豪、新鼎、科智;设备制造业者有鸿海、台达电、上银、研华宝元、广达;装置业者有研华、新汉、凌华、桦汉、四零四;软件业者则有精诚、鼎新、中冠、羽冠及台塑网等。

台湾发展机器人产业的优势当然就是在基础厚实的资通讯(ICT)产业,然而,减速机、伺服马达、控制器等关键零组件的货源,仍是台湾机器人产业发展的隐忧所在。随著机器人需求越来越大,价格竞争态势将愈趋明显,如若进口关键零组件成本居高不下,产品的价格竞争力就无法提升。所幸近年来台湾已多所投入关键零组件开发,也有所进展。

整体而言,目前全球机器人产业所需控制器主要仍是由日本及欧洲供应,台湾有待追赶。不过,值得一提的是,台湾业者新汉日前宣布与美国软件业者合作,以新汉的EtherCAT七轴机器人高性能控制器搭配Energid的Actin实时机器人控制软件,可精准控制七轴机器人操作,新汉得以竞逐高阶机器人市场。

整体而言,工研院IEK认为在减速机、伺服马达与绝对型编码器的规格逐渐符合国际水平下,台湾的工业计算机业者在短期内能大举切入机器人产业,机器人零组件则在一段时间后将有所进展,长期来看,目前看到的台湾机器人品牌厂将有机会跃为国际机器人企业。另就产业趋势而言,工厂从自动化转为「智动化」为全球因应人工缺少的必然途径,工业机器人需求看涨已是必然。