促进人机协作效益 台湾生产力4.0计划上路

随着相关硬件技术与系统整合能力渐趋完备，台湾智能机器人产业应加速布局手眼力机器人技术、产品和自动化系统整合之服务，仍有多处技术缺口亟须敉平。数据来源：PMC、MIRDC、工研院机械所、IEK

自2011年德国加速推动「工业4.0」战略以来，确实已造成亚洲地区制造业庞大压力，各国也相继提出或跟进智能自动化对策。惟其核心要素之一的机器人与人类社会关联性，也变得越来越紧密，如何能用来解决缺工问题，又避免冲击就业人口？相关人机协同作业技术发展，将是未来台湾机器人产业维持成长的关键。

因应德国工业4.0战略威胁，亚洲各国皆已针对制造业跟进或提出智能自动化对策，机器人将扮演智能工厂内的关键角色。而大陆日前发表的「国内制造2025」计划，也聚焦新一代信息技术产业、高端数控机床和机器人、新材料、生物医药及高性能医疗器械等10大重点发展领域，将更加深台湾制造业对红色供应链扩散的危机感。

惟当机器人逐步成为智能自动化核心要素之一，其与人类社会关联性也越来越紧密，如何能用来解决高龄少子化缺工问题的推力，又避免冲击目前就业人口的拉力？将是机器人产业维持成长的关键。

如推进大陆在2013年成为全球最大工业机器人消费市场的主要动力之一，便是源自于当地严重的缺工及工资上涨问题，进而提升制造业价值链。台湾即将扩大推动的10年期「生产力4.0计划」，也期望可缓解从今(2015)年起，15~64岁工作年龄人口逐年递减的威胁。

在「生产力4.0计划」中，已优先选定工具机、金属加工、3C、食品、医疗、农业、物流等七大领域，将导入物联网、智能机器人及大数据等创新应用；从而带动产业升级，达到「虚(网络)实(生产线)整合」的境界；最终以智能机器人取代生产制造，而高素质人力则用来操作智能工厂，实质提升人均生产力，摆脱薪资停滞痼疾。目标希望能在10年内，让员工「321翻转成为123」——从现行「3人领2分薪水，完成1分产能 」，变成「1人完成2倍高值化产能、领3分薪水」。

从自动化「以人换人」升级  衍生智能自动化商机

工研院IEK剖析台湾自动化产业迄今发展，可概分为三阶段：生产力1.0资本密集产业(1982~1991)、2.0技术密集产业(1991~2001)、3.0创新密集产业(2001~2011)，前两阶段人均产值分别成长81%、60%；期望进入生产力4.0前期(2011~2015)智能密集产业后，能透过工业机器人整合智能自动化系统，为制造业提升生产效率？良率，增加产能及营收；延长高素质人力的工作年龄，每人可教导多台机器人，同时节约企业人力成本、解决未来劳动力不足问题。

智能工厂也从传统自动化「以(机器)人换人」的概念，陆续从多机器人工作单元转换为多机协调合作，到更智能化的人机协同作业。让人不再提供单纯劳力，而是做为决策及管理者，执行复杂及需要判断的作业，达到实时弹性调整产线和优化升级的目标；机器人则可从事重覆精密动作，再整合多轴关节、人机协同、3D视觉识别、力量感知、顺应关节等多项控制技术，提升快速应变和多方沟通能力，贴近现今需求快速变动的市场。

创造应用情境  提升产业总体竞争力

为因应产品生命周期缩短、产线制程更换频繁，技术需求更为智能化，可选择智能上下料、智能插件、智能锁固、智能搬运等技术发展。近年来经济部工业局推动智能自动化产业发展，也开始重视创造应用情境，透过选定重点领域产业，辅导业者建置智能自动化整线示范案例；并让其他厂商亲自参访、观摩现场并彼此交流，以扩大成效，回头改善工作环境、提升运筹能量。

近期选择示范观摩的台励福公司，主要生产CNC冲床、折床、雷射切割及复合加工机、旋臂钻床等产品，为全球前10大钣金工具机品牌厂商。期待藉由经济部智能自动化推动办公室协助，采用自家多机种弹性设备，有效串连起整线？厂自动化生产模式；进而快速累积冲、折、雷三种薄板加工技术，建置整厂整线智动化服务能力，也为有意回台投资的台商提供智动化最佳示范案例。

于厂内发表的「先进复合化多用途钣金加工解决方案」架构，系由工研院负责系统整合、硬件设计，加入台励福提供设备及硬件制造，最终进行系统验证。从CNC折床、雷射切割机、工业机器人等单机智动化作业开始，到连结自动仓储设备上下料，进行整线连结智动化生产，分别采用工研院开发的20kg荷重等级6轴工业机器人、视觉定位技术与机构，加上走行轴整合台励福折床，进行钣金件上下料及折弯制程；并由机械取拿手及其搭配之阵列式吸盘组与平整度传感器、厚度传感器，快速取放物料；通过平行移动平台，整合雷射切割复合机。

其机械取拿手之智能吸盘阵列终端效应器，透过智能化设计的吸盘阵列，可针对不同钣件，使用对应组别吸盘；可程序化设计，为此终端效应器带来更高的自由度；且因为采可拆卸式吸盘，提高其多功能使用性。在吸盘阵列穿插传感器，得以传感接触面之平整度，确保吸取钣件时，不会发生掉落等危险动作；并能传感吸取钣件之厚度，不会同时吸取多件物料。

6轴工业机器人加入走行轴后，不仅可利用智能视觉技术弥补在快速移动下，走行轴精度不佳的问题；还能透过此种设计，降低机械生产成本。「未来仅须搭配一视觉系统，就能扩大机器人工作范围。」而不必为了达到更多运动空间，打造大型机种，相对降低成本；且因为在人员教导操作上更为简单，也可望降低人力成本。

建议采取划时代革新  敉平台湾机器人技术缺口

随着相关硬件技术与系统整合能力渐趋完备，台湾智能机器人产业应加速布局手眼力机器人技术、产品和自动化系统整合之服务。IEK指出，现今台湾工业机器人产业仍有多处技术缺口亟须敉平，包括：设备与机器人整合服务上，控制器在通讯规格的支持度；关键零组件之谐波式减速机，仍有些许技术差距；多轴关节型机种面临严酷的市场竞争，且未具量产的成本优势；控制器精度、信号回授速度，影响同步控制极限；泛用型多轴多系统精密运动控制平台中的台制伺服马达，无法支持国外控制器与高分辨率编码器；3D视觉定位模块及演算法，与手臂末端搭载的夹爪、治具、力量传感器等零组件搭配，将是影响机器人精度的关键。

有别于日本FANUC以「渐进式革新(incremental innovation)」为机器人发展主轴，长年来以NC技术的知识为基础，逐步累积产品改良所生的革新发展；至今仍以机器人生产机器人的方式、CNC融合机能与视觉技术应用、挠性伺服夹爪开发、绿色人机协同作业机器人等技术，持续为产品附加新功能的渐进式革新，来拓展全球市占率。

IEK建议台湾厂商，在工业机器人应采取「划时代革新」方式，朝特定需求方向推出新品或技术，凸显产品独特性，竞争力速度就会不断提升。