地毯式特搜 TAIWAN 激速革命

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生產效率多700%、商機上看45兆元台幣……, 這是《富比世》預告未來5年內,全球製造業導入智慧化的威力。 當智慧製造的浪潮來襲,這是台灣企業的機會,還是威脅?

七一%、三十億元、八六四○○倍,這三組關鍵數字,藏著台灣齒輪王和大工業導入智慧製造的成功方程式。

 

「這邊是瑞士的齒輪研磨機,一台要七千多萬元,比台中房子還貴,我們買了十幾台,還開冷氣給設備吹,不是給人吹的。」來到和大位於嘉義大埔美精密機械園區最新的自動化生產線,三十二台加工機台(不含磁探、檢驗設備)搭配二十七支機器手,在產線一字排開。在轟轟隆隆的機器聲中,個頭嬌小的和大副總經理沈千慈(董事長沈國榮之女)迎面走來,她透露過去在台中兩班制生產同樣產品要五十六人,現在則只要十六人,等於人力少七一%,「一人算年薪五十萬元,一年一條產線人力成本就省兩千萬元。」

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

更令人跌破眼鏡的是,相較過去在台中廠批量生產約需歷時九十天,高度自動化後,一支支特斯拉、福特、克萊斯勒等汽車客戶專用的精密傳動軸,平均每支只要九十秒就能生產出來,兩者相差八六四○○倍!

 

眼前的高度自動化產線,不是只有用機器手取代人力運輸、上下料這麼簡單,包括齒部加工、孔徑、外徑研磨尺寸大小、結構硬度、是否有毛邊及表面裂痕等,全部一○○%自動檢測,「我們這是精密度非常高的工件,誤差超過一根頭髮直徑的十分之一就要剔除,肉眼看不出來,要用非常精密的檢驗儀器才測得出來。」

 

可別小看沈千慈口中這些整合進生產線的一道道自動檢測。過去,採批量生產時,部分外包的單一製程,加工完送回公司單站檢測品質時,才發現可能因機台參數跑掉導致產品全數不良,哪怕快做到成品,統統要從頭再來,造成成本和時間的浪費;另外,過去前一道製程做完,也要等待該製程的產品完成檢驗,才能再進入下一道製程。但這條全新的「一條龍」生產線,一道道的製程和檢驗幾乎不用花費多餘的等待時間,進化到飆速革命。

全台九成自動化送餐 都靠這家台灣一哥

導入智慧製造不是沒有代價,一條自動化生產線約要斥資三億元,和大在嘉義廠共規畫七條生產線,加總軟硬體設備、土地和廠房共投資約三十億元。錢好解決,難的是克服機台和機台、機器手和機器手等「八國聯軍」設備的連線與軟硬體整合,和大足足花了一年半時間在台灣系統整合業者協助下才搞定,進入正式量產。「很多人說現在科技難道克服不了嗎?做的人才知道什麼叫克服不了。」沈千慈這樣描述過程的辛苦。

 

現階段,所有機台聯網後,正逐一蒐集一筆筆生產數據,朝更進階的智能化邁進。沈千慈透露,未來只要B機台偵測到任何加工工件尺寸有超差,會自動回饋到A機台調整,「現在一直蒐集每個製程參數,不然沒辦法大數據分析出什麼樣的尺寸是最優化的。」由系統做出最智慧化的建議,節省時間與人力成本、提升良率與毛利率,就是智慧製造的威力。

 

和大的最新生產線,不過是台灣甚至全球智慧製造趨勢的縮影。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

所謂「智慧製造」(Smart Manufacturing),其實國際上並沒有一致的明確定義。本刊綜合採訪多位產官學界專家,歸納出智慧製造是透過新科技達到跨系統融合,讓製造過程中所有資訊即時、透明、可視化,同時把老師傅的know-how數位化,企業藉此創新,既可兼顧彈性、品質、交期,又可有效省人力,提升競爭力。

 

台灣IBM全球企業諮詢服務事業群副總經理陳世祥解釋,融合的概念,是指整合運用A(AI)、B(Block Chain)、C(Cloud)、D(data/Device)、E(Employee)等新科技和人力資源;至於創新,則是結合新技術和新生產模式,誕生出新產品、新市場和新業務模式,助企業提高附加價值。

 

從國家趨勢和競爭力角度看,不論「德國工業四.○」、「美國先進製造夥伴計畫(AMP)」、「中國製造二○二五」,這些你我耳熟能詳、各國爭相祭出的全新國家戰略,背後瞄準的同樣是智慧製造帶來的價值提升。

 

《富比世》(Forbes)報導指出,截至二○一七年七月,全球有四三%製造業已導入智慧製造,推估二○二二年,智慧製造將帶動製造業整體生產效率成長七倍,更有潛力在全球創造出上看一.五兆美元的經濟產值。

 

機械業產值創高

躍台灣第3個兆元產業

 

鏡頭回到台灣。攤開台灣機械公會統計數字,一七年台灣機械業產值創新高,一舉突破兆元,讓機械業成了繼半導體、面板後,台灣第三個兆元產業。台灣機械公會理事長柯拔希指出,在全球自動化及客製化的帶動下,預期台灣機械業未來每年將維持五%到一○%成長,十年內,產值可望達兩兆元,靠的正是智慧機械和智慧製造。

 

依據資策會的研究,智慧製造提供者包括工業機器人與機器手臂、工具機台及零組件等硬體設備、物聯網與大數據等相關自動化整合、雲端運算等軟硬體、網路整合等五大關鍵核心領域。其中,相較於軟硬體和網路整合,台灣在硬體製造設備更有優勢。

 

陳世祥觀察,台灣工具機產業現已提供電子、半導體、面板、航太、汽車等產業生產用設備,透過導入物聯網、AI資料池等智慧製造發揮能力,提供客戶更好服務,再造企業成長曲線。「全球前五十大企業新加坡商STK,正來台找智慧製造、智慧服務相關合作夥伴,目前共鎖定六家。」台灣智慧自動化與機器人協會祕書長陳文貞向本刊透露。

 

事實上,外界所熟知的台中工具機聚落,包括友嘉、百德機械(見P.70)、台中精機、上銀科技、健椿工業等許多工具機和零組件大廠,都已朝智慧製造轉型,進階到研發智慧製造相關自動產線、整機設備或包括智慧滾珠螺桿、主軸在內的關鍵零組件。

 

延伸閱讀:賺五萬先砸百萬 80人小廠吃國際大單

 

全球首檔機器人ETF

6台企入榜 全球第4強

 

「上銀的產品是執行智慧製造的重要零件與必要元素,我們提供機器製造商蒐集數據、決策參考的配套能力,等於幫客戶多一個武器,更有競爭力。」上銀總經理蔡惠卿表示,智慧自動化的趨勢,讓台廠不得不面對研發創新的壓力,當然是成長機會。

 

在工具機台和零組件之外,台灣機器人技術的自主研發實力和含金量,同樣不容小覷。

 

一般談到工業機器人,直接想到的都是日本發那科(Fanuc)、安川電機(Yasukawa Denki)、瑞士ABB和德國庫卡(Kuka)等國際機器人四大廠。其中發那科、安川股價都在今年初創下新高,前者更因自動化和智慧製造商機,多年來股價僅次於迅銷(Fast Retailing,為Uniqlo母公司),穩居日本股后。沒想到,台灣在機器人產業上的表現,竟得以與大國同台較量。全球首檔機器人ETF指數股票型基金ROBO,台灣有六家企業入榜(上銀、台達電、亞德客、研華、凌華、東元),僅次於美、日、德,居全球第四。

 

更沒想到,當我們走訪全台,探查台灣智慧製造的實力時,發現位於台北南港,一家才成立不到一年的新創公司原見精機,居然領先全球獨家研發出機器人觸覺感測皮膚,征服國際知名客戶(見P.66)。到了桃園,年營收八十億元的軸承大廠東培工業,自主研發的機器人關鍵零組件減速機也已悄悄出貨,這個技術過去是由日本壟斷,未來隨台灣突破的關鍵技術逐漸擴散,將有助國產機器人性價比提升,步步進逼國際大廠。再往南來到台中,又聽到陳文貞轉述,協會拜訪德國庫卡高階長官時,對方曾透露自家品牌的機器手臂有一半零件都來自台灣。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

事實上,MIT的機器手臂,也已不輸國際大廠。目前,包括馬達大廠東元和衛浴大廠和成等生產線上,都可見到由台灣品牌勤堃取代國際品牌的機器手。

 

勤堃推出機器手臂已十年,最大負載量能做到一八○公斤;速度上,A到B點兩公尺,七秒內達成;精度上,到達定點的重複精度達正負五條(○.○○五公分);耐用上,手臂壽命可達上萬小時,都已達工業機器人國際標準。

 

水龍頭拋光研磨

勤堃聰明機器手包辦

 

在新北鶯歌,和成的水龍頭拋光研磨生產線,經過勤堃與工研院機械所一年多的開發,終於在去年初正式導入三台勤堃機器手,結合八台客製化的研磨機台,成功取代過去靠老師傅的人力研磨。

 

「水龍頭外型複雜,拋光研磨很多眉眉角角,靠師傅沒標準,靠人力可能第一百個品質穩定度就有差,或換一個人可能就拋不出來。」勤堃總經理廖河誠解釋,機器手臂不是要取代人,而是要協助人,即使機器人的速度不比人快,卻可以二十四小時不休息,以時間差彌補效率,又有品質穩定度和高良率等好處。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

但問題來了,既然水龍頭結構複雜,機器手如何突破拋光研磨時動作細緻、又要多次翻轉的技術門檻?

 

答案揭曉,廖河誠在工研院協助下,導入其開發的智能化產線拋光研磨系統,透過軟體可自動生成機器手加工路徑,取代手工研磨和人工教導,讓機器手「變聰明」;搭配線上雷射裝置確保精度,再用物聯網監控場域資訊,回饋再修正研磨拋光加工路徑,提升水龍頭製程效率和良率,整體來說,「人力研磨要五道工序、五七六秒,導入智慧製造,縮為兩道工序、二七○秒,效率提升二五%,稜線和曲面效果更佳……。」

 

「這工件拋光五年蒐集數據後,未來可以更進一步透過AI分析,哪個路徑最好,機器人會自己學習、修正,這是更進階的智慧製造。」儘管如勤堃在內的台灣機器手臂供應商有不少實績,廖河誠不諱言,台灣企業客戶普遍仍有品牌迷思,「國際四大品牌耳熟能詳,先入為主認為比較好用,價格貴沒關係,國產要便宜一半以上才要用,光這點,對國產機器人推廣就有影響。」隨著台灣機器人的實績越來越多,這個迷思才有可能漸漸散失。

 

下一站,採訪團隊來到桃園,造訪智慧製造導入的佼佼者東培工業,一探其每年投資上億元、歷時兩年,讓人均產值提升一二.三%的祕密。

 

有五十二年歷史的東培,研發生產的是外型兩百年如一日的軸承,從鍛造、車削、熱處理、鋼珠、鉚釘、保持器、密封板等自動化一條龍製程,平均每三.二秒就能產出一顆軸承,「軸承是工業的心臟,所有會動的產品,都要用到它。」東培總經理陳文傑解釋,公司設定五年人均產值提升三○%的目標,要達標,就得靠智慧製造。

 

東培老總畫藍圖

把老師傅的know-how數位化

 

「最難的是機台連線,以及究竟要系統跑什麼(資料)出來看?」自動化推進部經理呂學謙不諱言,因公司各機台通訊和控制器模組不同,無法彼此有效串聯,達到真正的產線資訊互通,產能滿載時又不可能停機更換,一六年才終於把物聯網等科技導入第一條生產線,沒想到,監測器是裝了,但沒思考清楚各生產階層各需要什麼,光有設備的原始資料,花了兩年換來一堆無意義的數字,「很多人認為sensor裝上就好,但data一大堆,沒辦法解析也沒用。」

 

從失敗經驗出發,重新定義智慧製造後,東培這才抓出機台稼動率(衡量機器設備使用效率的指標)分析、製程監控等生產達成分析所需數字。去年,東培已有三條軸承生產線裝上電子看板,讓生產資訊可視化、即時化,有狀況時可立即擬定決策、解決問題。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

又如關鍵的鋼珠研磨製程,過去要十幾小時,全靠老師傅技術與經驗量測尺寸、真圓度,來控制機器的轉速和壓力等數值。去年底導入全自動研磨智能控制後,只需設定參數條件,系統就能自動量測尺寸,確保最佳精度和品質。人力也從過去三班共要六人顧十八台機台,縮減一半。

 

「要考慮技術人才斷層和人才養成,把老師傅因地制宜的know-how數位化。」陳文傑這樣描述眼中的智慧製造藍圖。

 

產線導入智慧製造後,東培更進一步讓產品設計也自動化。過去,軸承的產品設計全憑工程師經驗一一計算、繪製,除可能有人為疏失,人員離職後也面臨傳承問題。如今建立產品設計自動化流程後,只要輸入軸承內、外徑必要設計參數和基準,就能透過資料庫交換,自動演算出模型,並生成軸承各製程相關參數及圖面,比人工設計提高四六%效率。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

「光好看沒有用,要對公司有幫助!」呂學謙強調。

 

練好功,接下來就準備移植。東培已斥資逾十三億元,在桃園龍潭取得一筆新土地,計畫共投資二十億元,兩年後將變身一座全新的智慧製造工廠。

 

秋風未動蟬先覺。別以為只有機械業和傳產業積極布局,科技大廠佳世達投資近億元的最新智慧製造生產線,也首度對媒體公開。

 

不同產品,如何同時同線生產?如何快速換線?哪怕少量多樣,也能做到快速自動化?這是佳世達科技董事長暨總經理陳其宏賦予團隊的研發課題。

 

走進佳世達桃園廠液晶螢幕組裝環狀線,只見一台台六軸機器手臂在內,人在外,由機器手搭配鏡頭精準定位,取代傳統人眼判斷插線,燒機測試也都由機器手搬移到測試站,人機協作組裝已是現在進行式。「過去產線人力三十一人,自動化剩十五人。」佳世達科技製造總部製造二桃園廠生技工程部經理趙世賢透露,坪效提升五二%、生產管理績效則提升七四%。

 

來到不遠處生產投影機、網路攝影機、大型顯示器等產品的少量多樣生產線,眼前一台結合無人搬運車(AGV)與機器手臂的「行動機器人」更是搶眼。只見它正一步步移動到定位,準備完成自己的鎖螺絲工作,至於工站其他人則完成更精細的組裝作業。

 

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佳世達「人機協作」

一條產線年省一五○○萬元

 

如何混線?如何做到快速生產?佳世達利用即時定位系統確認人員資格,是否在正確位置,並確認無人搬運車預先即時放料,且由無人搬運車取代傳統流水線,按系統指示最適當排列組合,同時料架雙面擺放,一轉動,員工就可繼續生產下一工單,人員也有智慧眼鏡可輔助確認眼前的材料正確性。

 

「很多工作沒人要做,怎麼辦?機器手取代,再加入越來越多人工智慧和物聯網。」陳其宏說,智慧工廠目標是少量多樣,由台灣生產高附加價值、難做的產品,至於多量少樣產品則在中國蘇州做,兩岸分工。

 

由於工時成本高,一定要高度自動化。舉例來說,過去換線至少要三十分鐘,一天換五次線就損失一五○分鐘,全都是成本,現在只要最多三分鐘,加上人力節省五一%、空間節省五八%,算一算,一條產線年省一五○○萬元,兩年內可回收投資。

 

河南「志洋路」揚威

友嘉總裁蓋新廠搶商機

 

工研院機械所所長胡竹生觀察,從大量製造到客製化,是智慧的一種內涵,以前量大,就算有一%失誤,檢查後剔掉成本效益仍合算,但量少時,一個壞掉就占很大成本,客製化生產一定要做到零瑕疵,否則不划算,「如何保證產品品質,是另一種智慧。」

 

陳其宏強調,台灣各行各業必須轉型,單獨一、兩家導入智慧製造遠遠不夠,「我們有成功經驗和解決方案,可以籌組大聯盟,協助企業一起把競爭力帶起來。」

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

或許有人好奇,台灣企業非導入智慧製造不可嗎?貢獻經濟發展的中小企業,不是本來就擅長少量多樣的彈性生產?

 

胡竹生認為,一來是缺工,沒辦法不做,「加上國際競爭,我們就停在這嗎?世界的人不會停下來。哪怕現在好,還要持續追求更好。」

 

在這趟從南到北的地毯式採訪中,我們發現,台灣確實有不少各產業大老闆,都在布局智慧製造,而企業之外,包括台中市在內的地方政府,也積極在其中扮演推手。

 

「過去廠商都是單打獨鬥,由市府做平台,以台中為基地,連結中央、在地和國際。」台中市長林佳龍說,智慧製造是時代趨勢,除智慧機械辦公室、智慧機械示範線已在台中啟動,也積極籌組不少跨領域的產業策略聯盟,並和經濟部共同推動產學合作,去年共六十二案、替企業培育逾一二○○位智慧製造相關人才。

 

他指出,去年台中也祭出連續四年、每年一.二億元的創新研發補助,協助企業快速導入智慧製造核心技術,「台中不是靠特權經濟、政商關係,中小企業黑手變頭家、黑手變金手的創新創業精神,才是最重要的競爭力基礎。」

 

然而,轉型路上的挑戰也不小。四月中,記者在中國河南鄭州舉行的兩岸首屆智能設備製造論壇現場,聽到鄭州企業只要導入「機器換人」,地方政府幾乎就無條件補助資金的一○%,更有其他地方政府祭出最高三○%的補助誘因。

 

台灣第一、全球第三大工具機廠友嘉集團總裁朱志洋,近年持續購併海外工具機廠,掌控智慧製造核心技術,更因最新在河南鄭州規畫台商最大工具機生產基地、總開發面積達四十萬坪的「友嘉精密機械產業園區」,獲當地政府在園區內開闢一條長十五公里、八線道,比台北仁愛路還寬的「志洋路」。這是中國第一條以台商名字命名的交通主幹道,是連郭台銘也沒有的待遇。

 

「智慧自動化不是一夜之間成長,誰掌握關鍵零組件,才是掌握關鍵。」蔡惠卿說,當中國企業直接購併世界級的機器人公司德國庫卡,中國製造又挾人才、技術、銀彈三大優勢強勢崛起,其跳躍式發展智慧製造的企圖心不容忽視,可說是台灣的直接競爭對手。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

上銀母雞帶小雞

幫數百家中小企業轉型

 

對此,台灣企業已有危機意識,工具機零組件大廠上銀科技就跳出來,以母雞帶小雞的方式,協助手工具和水五金數百家中小企業,透過智慧製造轉型升級。

 

「少子化沒年輕人願意進(工廠),我們要幫助傳統產業有競爭力!」擔任經濟部建立產業標竿與產業聚落領航計畫主持人的蔡惠卿解釋,台灣的手工具和水五金都是擁有產業聚落、專業分工特性的特色產業,「先抓粽子頭,後續會有連鎖效應。」因此初期先挑選手工具(伯鑫、銳泰)和水五金產業(隴鈦銅器、聖泰)各兩家有改變企圖心的中小企業,邊做邊學,預計一九年底完成後再開放觀摩,把智慧製造的威力複製擴散到產業上百家中小企業。

 

「鍊條強度,取決最脆弱的一環。」她不諱言,智慧製造,每一個環節都要精準。

 

「中國是傾國家之力在發展智慧製造,浪來了,台灣如何有機會站在浪頭上,甚至走在浪頭前面?」這不只是柯拔希的憂心,也是台灣製造業不得不面對的核心。

 

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