机器人+物联网　建构智能工厂

汽车业应用机器人提升生产力已行之有年(Wikipedia)

各国推动工业4.0的策略方向各自不同，因为每一个国家制造业的环境及遭遇的困境也各不相同。以我国政府正在研拟中的「生产力4.0科技发展方案」为例，被视为可以推进工业4.0的关键技术及应用，主要是以三大科技主轴来推动先进制造，分别是智能机器人(Intelligent Robot)的智能制造技术、物联网(Internet of Things；IoT)的全线侦测监控技术和巨量数据(Big Data)的数据撷取分析技术，推动产业朝设备智能化、工厂智能化与系统虚实化发展，并以工具机、金属加工、3C、食品、医疗、物流与农业为七大应用领域产业，来加速提升附加价值与生产力，以创造产业下一波的成长新动能。

机器人让智能制造蔚为成形
以3C产品为例，过去的生产目标是要求「853」，也就是85%的产品要在3天内出货，但由于3C产品生命周期愈来愈短，对于制造速度的要求已经提高，成为「985」，也就是95%的产品要在5天内出货，而且因应消费者的要求瞬息万变，产品设计及制造未来势必要走少量多样，才能因应当前的制造趋势。

台湾3C产业过去的代工模式，主要是以大量、平价及标准化的商品为主，尤其是Wintel时代，台湾3C代工业者只需要跟着Wintel的最新技术蓝图走，设法压低人力、厂房及土地成本，就可以制造出价廉物美的3C产品。即使台湾本土的人力成本上扬，业者仍继续仰赖中国大陆的低廉人力及土地成本，也创造出称霸全球近三十年的3C代工王国。

但如今的中国大陆，也正在面临人口红利衰退的现象，即使是将工厂搬到中国大陆内陆或转移到东南亚地区的国家也不行，因为劳动人口没有想像中这麽多，物价水准也不低，对于成本控制帮助有限。

既然无法仰赖传统人力，自然就需要更聪明的机器人。经济部次长沈荣津也指出，工业4.0的核心，其实就是机器人，不但可以用来从事重复性高或环境较差的工作，提升生产效率及制程精准度，更重要的是，当人力资源释出可以进行更高附加价值的工作时，产业转型升级的可能性也跟着提高。

日、欧机器人产业虽然早已有非常重要的应用，但大多是跟着汽车业及重工业发展，反观台湾则是以汽车业与电子业对机器人需求最多、用得最广，工业局金属机电组长沈维正表示，台湾现在主打工业用机器手臂，未来希望可以推广到全工业领域。

如工研院所开发的「产业机器人智动化拣选技术」，运用视觉动态导引功能，提供高精度拣选超强「手、眼」整合功能，自动拣选瑕疵瓶颈，目前更已在国内知名的凤梨酥大厂试营运，未来可运用于3C产业、金属加工业上下料、食品业取放、包装、检测等服务。
因应机械手臂操作与程序专业人员的养成不易，工研院也研发出「产业机器人智能教导器」，透过平板电脑运用使用者导向的人性操控界面，用一只手指就可以直接操控机器手臂，具有产业机器人智能交互式路径规划技术，提升产业机器人操作的直觉性，即使是非工程人员也可以快速上手。

另外，因应生产力4.0智动化趋势所研发的「安全型触觉机器人」，具有世界领先的挠曲包覆、高密度碰触传感防护功能，提供人机协作生产的最佳解决方案，具有产业机器人作业安全防护技术，包括碰触即停、警戒区域机器人动作调控等功能，提供无死角、全面防护人机操作安全，而且所需安装成本低，极具国际市场竞争力，可运用于3C产品组装产线、食品包装业取放及工厂协作机器人，预计明年第1季可开始服务业者。

至于民间业者方面，也是活力十足，在民生工业领域耕耘数十年之久的富堡，因为熟悉产业制程知识，于是寻求专精机械手臂制造的上银和智动化设备控制器的新汉，合作开发出「全球民生用纸业机器人」，可以应用于民生用的湿纸巾、面膜、纸尿布、卫生棉等大量自动化生产，不但节省人力，提升生产效率，未来还可和销售及售后服务信息结合，堪称是工业4.0在台湾的本土型应用。

物联网及巨量数据 串联智能工厂运作
智能工厂是生产力4.0发展的重要关键，其中包含的技术如物联网、虚拟化、巨量数据、云端运算等，发展焦点在于如何让完整的制造流程，可以透过信息系统连接起来，经由站点传感、数据蒐集、处理计算、与数据分析等，进而提高生产效率。

如西门子Amberg厂的生产、物料搬运与信息流部分，已有75%自动化，包括可自动记录各种能源使用状况、减少机台能源耗用、并厘清非生产时间的能源浪费。上银科技董事长卓永财指出，工业4.0起飞的基础，最关键的零件就是物联网使用的「传感器」，必须要能在台湾研发生根，台湾才能发展出有国际竞争力的工业4.0。

国家实验研究院目前也已组成物联网传感器产学联盟，成员包括上银、车王电子、联发科、研华宝元等四家公司，同时还纳入学术机构如交大、清大及中正大学，就是希望能将企业的know-how及需求和学界接轨，推动国内自主研发传感器，并培育人才。

另一个攸关智能工厂运作的技术关键，就是巨量数据分析技术。由于新一代的生产制造理念，是透过机器人及物联网来扮演劳动工作的「操作者」，原来负责操作的人类，应该要升级为生产过程的「设计者」、「决策者」及流程的「管理者」，若能将机器人及物联网上的生产信息加以蒐集分析，可望成为提升生产良率与效率的重要关键。

举例来说，LED制程参数数据有配方资跟机台数据，透过持续收集生产数据，将不确定性数据结构化，并且透过巨量数据分析处理智能化，然后进行数据呈现决策分析，就可以让生产过程持续最佳化，提升效率与良率。若是搭配上订单/需求的分析预测，不仅能减少成品库存数量，更能依照市场变动进行进料需求管理，减少不必要的购料支出。

羽冠电脑总经理 郑沧光 表示，巨量数据在生产力4.0将会扮演重要的角色，一方面整合ERP、MES、SPC等管理信息系统的数据，另一方面撷取生产设备/厂务设施监控系统的制程及环境数据，然后经过专业的数据萃取和分析判断，最终在制程、品质、生产排程、设备效率、及节能减排等五个面向，提供创新或改善，而为制造业者创造出独有的竞争优势。

从智能制造到创新营运模式
卓永财指出，生产力4.0可以效法德国堆动工业4.0的精神和做法，就是「合作夥伴生态系统间的竞争」。如上银和全球最大半导体设备厂美商应材合作，发展机台专用的线性滑轨，可以在24小时运转下，依然维持3年的生命周期，反观应材的日本竞争对手却只能维持1年，应材打赢了，上银也可以因此受惠，这就是生态系统间的竞争。

台大机械系特聘教授兼严庆龄工业研究中心主任陈炳辉也指出，世界制造强国如美、德、日、中、韩，都已不约而同的努力推动工业4.0，在技术的层面上，各国采用的技术其实大同小异，因此真正的决战点，应该是谁能提出创新的营运模式，除了增加生产力外，才
能让国家的产值快速倍增。他因此恳切呼吁，要推动生产力4.0，一定要抓对方向。