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                胡竹生講述智慧機械從自動化到智動化

                胡竹生

                胡竹生講述智慧機械從自動化到智動化(胡竹生

                工研院機械所胡竹生在機器人技術產業化的經驗演講摘要:機器人是一項兼具幻想以及實用的技術領域,從發展上很大的部分是嘗試賦予機器人近乎人類的智慧與能力,從而衍生許多相當具挑戰性的研究。然而到了實用場域卻往往發現這些研究成果僅能解決部分問題。首先是機器人與其配合的周邊,本身就是一個系統,而系統面的效能,不僅需要各組件之間的協調,也牽涉到系統成本,以及非技術因素的商業模式等問題。其次如同許多研發的技術一樣,到了產品化的階段必須要克服最后一里路的問題,而最后一里路的障礙往往對當初所研發的技術有相當大的挑戰,甚至要對其內涵(如軟硬件架構)做徹底改變。
                基于這些原因肩負產業化任務的研發機構如工研院,就無法僅從學術研究的觀點來推動產業或是開發新產品。本演講從近期工研院機械與機電系統研究所的若干應用實例來說明如何將機器人的技術落地到產業。最重要的觀念是面對應用所需要解決的問題,通常是沒有閃避的空間。除了凸顯跨領域整合的重要性,也顯示目前在前瞻技術的研發上有許多的不足,未來仍存在很多高挑戰性的課題。
                胡竹生講述智慧機械從自動化到智動化友情鏈接:智慧火花機、建德磨床、蘇州沙迪克、

                厚植基礎實力、贏向智慧制造(胡竹生)

                智慧制造是一個持續性議題,就像制造業不斷精進一樣。然而近年來以德國智慧工業為開端的智慧制造倡議,更進一步希望大量導入資通訊領域的科技。大部分的報導都強調其必要性,以及可能造成的沖擊,其中不乏具有置入性色彩的營銷內容。中小型制造業面對這許多信息不是很容易決定要如何投資,但是如果趨于保守或觀望又恐怕沒有跟上這一波潮流,無法保持競爭力。要達到智慧制造的境界,首先必須調整制造流程使其能夠有效施行自動化。
                要達到智慧制造的境界要先有一定程度的自動化,而要導入自動化首先必須對制造流程進行合理化。合理化就是調整制造流程使其能夠有效施行自動化,避免疊床架屋或是造成自動化難度太高而容易失敗。
                這里有一個關鍵是制造現場人員的再教育,包含工作型態,以及對于其工作效益評估的改變等。雖然有許多報導關于無人工廠,但是這個境界很不容易達成且需要龐大資源。因此循序漸進很重要,同時若以照顧員工的角度,應該是如何能使其單位時間的產值提升,避免職業傷害或是出錯等,而不是單純用自動化去取代人力。
                為何自動化很重要,因為這一波智慧制造的趨勢強調是以數據做決策,這關系著數據的有效性,以及分析后的決策質量。如果沒有自動化的基礎,這個過程會包含很多人為因素,同時決策后的施行有不確定性。所以如果再采取閉回路的控制策略,就很可能因為過程中的誤差,導致效能提升有限或是造成新的障礙。這些說來容易,但是對任何一個企業而言,都是不簡單的過程,尤其如果牽涉設備機臺的改裝,或是須引進機器人等。
                因此有一個方向是我們是否可以進行彎道超車,直接走向智慧化而無須經歷自動化,這不是一個完全不能進行的手段。舉例近年來推廣的智慧機上盒就是在現有機臺上安裝傳感器,經過網絡而收集分析。首先這對于稼動率的實時反應就很有效,同時經過分析可以了解更多機臺的健康狀況??墒沁M一步的想,要確實知道機臺的健康狀況,必須同步記錄機臺到底在執行什么工作,如果機臺的命令是由現場人員輸入,就很難再深入去運用這個數據。
                工研院機智慧機上盒,這其實就是未導入自動化技術如工作間控制或是制造執行系統,或是導入不夠徹底。另一個解決方式是同時去拿取機臺命令,有些智慧機上盒開始引進這些功能。但是這有困難度,因為機臺若很老舊,根本無法抓取其運作參數,或是機臺控制器廠商因營業祕密而不開放,或是只有部分開放。
                我們用上述的例子可以一窺導入智慧制造前所需要建立的基礎功,就是廠商能否清楚且穩定掌握其制造程序所有的數據來源,而這在其導入自動化過程中就會面臨到,這也包含廠商在制造技術許多關鍵的數字化能性,其實就是基礎實力。所以厚植基礎實力,善用這一波智慧制造提供的工具與觀念,贏向智慧制造,搭配臺灣中小企業高度的彈性,一定可以在未來制造趨勢上,持續航向新藍海。

                從自動化、智動化、到智慧機械(胡竹生)

                機器人本身就智慧來說有非常嚴謹的定義,一是能夠適應或生存于未知環境中,二來是跟家用吸塵器機器人一樣,能夠自我產生適當行為或行動去完成某件工作,第三是能自我定義一群工作以完成某個目標。其精髓就是能針對不確定性去定義工作內容完成目標。
                而機器人如何運用在工廠自動化中?早年工廠需要機器人以自動化設備及規格大量生產,近年為了因應市場產品少量多樣需求,自動化已提升到智動化。以成衣市場來說,推陳出新的樣式及產量都變化快速,如何精準算出備料與銷售量、以滿足客戶的需求,讓自動化必須進一步提升為智慧自動化,其中所采用的機器人需具備智慧決策能力,智動化產線就可以進行彈性制造,藉此提升企業產能及效益。
                近年臺灣制造業在國際市場面臨先進國家與開發中地區前后夾擊,為滿足大量客制化生產需求,未來勢必將轉型為虛實整合的智慧工廠,在有限空間、人力條件下,搭配具有多元感測與聯網功能的智慧機器人,串聯制造與服務供應鏈體系,全面提升生產力與附加價值。
                臺灣產業面臨缺工及升級轉型的課題,早就核定了智動化產業推動方案,并且成立專責辦公室,協助臺灣智慧自動化產業發展,智動化產業推動辦公室整合了臺灣自動化廠商、法人及大專院校能量成立智慧自動化服務團,四年多來已經提供了中堅企業、根留臺灣及回臺臺商九百二十九家廠商智動化咨詢診斷服務,并且輔導一百四十家廠商導入智動化生產,促成廠商新增產值二百一十三點四億元、帶動投資五十五點五億元;另外輔導建置包括消費類電子、金屬加工等二十二個示范案例,協助解決產業三十二項生產瓶頸,并藉觀摩成功擴散八十一家廠商導入智動化,新增產值達二百零三億元,更協助拓展二百五十五案合作商機。
                全球先進地區無不積極推動先進制造以增強實力,臺灣產業面臨著巨大挑戰,最讓業者感到困擾的莫過于人力短缺及人均生產力成長趨緩問題,有鑒于此啟動了智慧機械計劃,廣納德國虛實合一智慧工業、美國再工業化先進制造業伙伴關系計劃,同時結合日本精實管理,期能運用物聯網、智慧機器人及巨量分析資料等科技協助,導入制造業(電子信息、金屬運輸、機械設備、食品、紡織)、服務業(零售物流、醫療)以及農業等重點產業,建構智慧機械創新營運模式,不僅可解決缺工問題,同時藉由人機協同工作的訓練,提升人員素質后讓臺灣產業更具國際競爭力,藉此加速整體產業結構優化,進而搶占全球高階市場商機。目前優先選定具備互聯網及智動化基礎的中堅企業及其供應鏈,導入智慧制造。未來將結合相關公協會的能量成立跨領域服務團隊,共同協助臺灣廠商逐步導入智慧機械,達到升級轉型,提升國際競爭力。
                十八世紀末人類藉由水和蒸氣進入機械化生產時代,二十世紀應用電力生產變得更有效率,不到五十年的時間,計算機及數位科技進入工廠,更增加精密度與效率,現在加入物聯網智能工廠的潛力即將爆發,加入網絡后的智能工廠將和競爭對手產生區隔性和不可取代性。好萊塢電影為大家帶來機器人豐富的想象力,在真實生活中當融合消費者需求應用的物聯網和智慧機械結合,生產變成從設備自動化演進成工廠智慧化,少量多樣、分散制造、快速回應將成為制造業競爭的核心。
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