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工业4.0潮起 引爆工业智慧自动化应用及解决方案需求

2014年12月25日 17:09中国机床商务网作者:罗百辉点击:4806

  【中国机床商务网 投稿专栏】随着物联网时代来临,工业应用领域亦开始整合各种通讯、感测、云端、能源及监控技术,并逐渐由工业自动化朝向更先进的智能自动化迈进,因而带动工业型机器人需求快速升温,为嵌入式处理器、现场可编程逻辑(FPGA)与工业计算机等业者开启新的市场商机。
  
  工业智慧自动化时代来临,不仅引爆机器人应用商机,亦使无人工厂不再是遥不可及的梦想。
  
  随着社会结构逐渐转变、标竿企业的号召以及各国政府的政策推动,工业自动化已开始加入许多智能元素,朝向智能自动化迈进,不仅使智动化一词蔚为流行,更让无人工厂的发展轮廓变得更加具体。
  
  智动化发展加速无人工厂雏形渐具
  
  机器人产业资深专家罗百辉表示,工业自动化原本要求的是标准制程、大量制造,不过近年来,工业领域已逐渐朝少量多样、精密制造的生产模式发展,再加上通讯、感应和云端科技的日新月异,使得工厂内的生产模式进一步迈向智能自动化的「智能制造」。
  
  罗百辉进一步指出,近来工业智能自动化话题日益受到瞩目,主要是由于各国政府的政策推动及各产业界标竿业者大动作宣示发展智慧自动化工厂,在在炒热相关议题;其中最显著的例子,莫属美国总统欧巴马(BarackObama)喊出的“高阶制造业回流(Reshoring)”政策,目前包括福特汽车(Ford)、惠而浦(Whirlpool)、苹果(Apple)、英特尔(Intel)等大企业,皆已逐步将高阶制造产线移回美国境内。
  
  事实上,随着中国大陆生产环境逐渐转变,已引发先进国家制造业回流热潮,而这些被引回国内的多是高阶精密产线,加上各国人力成本居高不下等因素,遂进一步刺激企业主将各种工业型机器人引进到生产在线的意愿,并逐步发展各种智慧化联网生产设备,加速工业智慧自动化风潮的成形。
  
  不过,在这波制造业回流热潮之前,德国政府喊出的“工业4.0(Industry4.0)”计划,可说是智能制造应用风潮的开端。计划中亦描绘出未来智慧工厂的雏形,包括工厂将以全新生产流程运作,除可与企业管理流程垂直整合外,亦可透过网络与外部供应链水平沟通,完成实时控制从订单到交货的链接。
  
  此外,智能工厂可同时实现产品及其生产系统生命周期工程与生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM)应用的整合,可避免不必要浪费、降低存货及缩短客制化产品交货时间。
  
  另一方面,社会结构的转变也是促成智慧自动化风潮成形的驱动因素之一。黄怡家指出,以世界工厂中国大陆为例,其人力成本优势渐失,且亦处于青黄不接的产业转型期,罢工、缺工潮等社会现象更是层出不穷,在在提高企业主以机器人取代人工的意愿。
  
  此外,诸如鸿海、亚马逊(Amazon)、Google等标竿企业的号召,亦对产业发展形成助力,如鸿海喊出的百万机器人大军计划、亚马逊计划将无人机科技带到物流业,以及Google从去年底开始陆续买下多家机器人以及无人机科技公司,这些业者的举措都引发市场高度关注,并吸引其他业者跟进或是研拟相关技术,自然对工业智慧自动化发展有一定助力。
  
  罗百辉表示,工业智慧自动化整合多种领域的技术,包括信息系统、保全/监控系统、联网设备与机器人技术等;因此,受惠于工业智慧自动化风潮崛起,上述领域业者将可望大啖智能工厂商机,尤其是通讯芯片与机器人内部控制组件的市场成长将最为可期。
  
  看好工业型机器人应用商机,普洛汇森亦已于2013年开始调整营运方向,积极布局工业型机器人市场。普洛汇森自动化科技总经理李宗保表示,由于机器人应用是近年来热门的新兴领域,无法靠单一方案便能满足客户需求,因此普洛汇森将其强大的系统平台,以及机器人的主要能力--运动控制与视觉运算这三种元素整合后,自去年开始推出全套解决方案,以全面抢攻机器人应用市场。
  
  带实上,工业型机器人在2013年的全球出货量已攀上了另一层高峰。根据国际机器人联盟(InternationalFederationofRobotics,IFR)初步统计,受惠亚洲市场需求强劲,2013年全球工业型机器人销售量约达十六万八千部,不仅较2012年成长5%,亦突破2011年十六万五千部的销售纪录;而工业型机器人的蓬勃发展,很大程度则要归因于各国政府的政策推动,起了推波助澜之效。
  
  各国政府全力推动全球掀机器人浪潮
  
  以工业大国之一的美国为例,其国家机器人计划(NationalRoboticsInitiative,NRI)在2013年即挹注了3,100万美元的资金,有计划地资助约三十个研究团队,希冀能将工业型机器人扩大应用于食品卫生、环境工程、保安设备等领域。
  
  欧盟近来亦大动作推动工业型机器人发展。2013年12月欧盟委员会宣布,将挹注7亿美元于相关发展计划,希望能藉由产官学资源,将机器人应用推广至各种层面,目标于2020年时,欧盟成员制造的工业型机器人能达到全球35%的市占率。
  
  由于亚洲是目前全球工业型机器人最大的应用市场,这也促使亚洲国家政府积极推展相关政策。除了日本这个目前工业型机器人发展最为成熟的市场之外,南韩的机器人实力亦正急起直追。据了解,南韩政府已于2012年投资2.4亿美元建造机器人产业聚落,而根据IFR调查数据显示,2012年南韩机器人密度已达全球第一。
  
  值得注意的是正在快速崛起的中国大陆市场。中国大陆的劳动人口结构正在急遽转变,同时面临人力成本上涨的危机,将机器人引到产在线取代人力已是势不可当的趋势,而中国大陆产官学近年来亦上下一心,积极推动机器人发展,因此2014年已被视为中国大陆的工业型机器人发展元年。
  
  中国进入工业机器人元年造裕竞逐智慧工厂商机
  
  广东造裕智能装备机器人有限公司董事长叶挺表示,许多学者预测中国大陆的人口红利(DemographicDividend)(意指劳动人口占总人口数66.7%以上,扶养比在50%以下的人力结构状态)将于2015年迎接刘易斯转折点(LewisTurningPoint),亦即随着劳动人口的下降和老年人口的上升,中国大陆的廉价劳动条件即将消失,届时中国大陆世界工厂的优势将不复以往;不过,这却也为全球的工业型机器人市场发展提供良好的温床。
  
  许多企业正面临劳动力成本上升的问题,因此对于工业智慧自动化更有强烈的需求,而目前由机器人替代简单、重复的劳动工作的产业趋势业已形成;由于中国大陆有着全球最大的劳动市场以及庞大的制造业规模,因此由造裕机器人替代人力的空间巨大。
  
  事实上,许多业者将2014年视为中国大陆的工业型机器人元年。罗百辉指出,2014年,中国大陆将成为全球最大的工业型机器人市场,年均销售成长率达到25%,且安装量也是全球第一;尤其在汽车制造、电子装配、仓储物流以及建材生产等行业,对于工业型机器人的需求将更为畅旺。
  
  此外,在人工成本急剧上升、产业结构升级的背景下,中国大陆政府亦不断端出新的政策以支持工业型机器人的发展;如2013年4月,由中国机械工业联合会牵线,中国机器人产业联盟在北京于焉成立;2013年12月30日,中国工业与信息化部发布的《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,即系针对中国工业型机器人的发展提出了具体目标,包括到2020年须形成完善的工业型机器人产业体系、高阶产品市场占有率提高到45%以上、机器人密度(每万名工人所拥有的工业机器人数量)由目前的约21达到100以上等,这意味着中国政府将在未来6年内,推动工业型机器人的数量成长约四倍。
  
  看好未来工业型机器人在中国大陆的发展前景,不少机器人制造商皆已卯足全力逐鹿此波商机。包括德国库卡(Kuka)、瑞士ABB、日本发那科(FANUC)、安川电机(Yaskawa)等机器人制造商巨头,近年来都陆续在中国投资建设生产基地,并迅速瓜分中国大陆工业型机器人市场五成以上的市占率。
  
  为了深耕中国市场,以服务工业智慧自动化相关业者,并提出合适的营销策略与解决方案,造裕机器人近期更于中国大陆10个二线城市,包括台州、宁波、厦门、苏州、大连等,成立新的分支据点,便于就近提供技术支持。
  
  另一方面,面对人力成本不断提高,愈来愈多中小型企业也朝向工业智动化发展,并借力工业型机器人执行更多元的产线工作,让工业型机器人的应用版图,开始由高阶工业制造领域向下蔓延,应用范畴也日益多元。
  
  中小企业加速智动化工业机器人应用版图急扩
  
  世界先进机器人运营商拓野机器人董事长凌琳表示,工业型机器人可以协助完成单调、危险,以及需要高精确度且不允许有人为失误的工作项目,且能确保产能的稳定度,不会导致生产过程中物料的浪费;而随着政府提供厂商奖励措施以鼓励生产线自动化、薪资水平的提高、对聘用外籍工作者有更严格的规范,以及对高质量产品有更高的需求等,这些因素都在在提升企业主将工业型机器人引进到产在线的意愿。
  
  凌琳进一步指出,当工业型机器人在工厂的布建愈来愈广泛时,更多的相关应用也会随之发展出来;事实上,除了物料处理方面的应用之外,工业型机器人如今能负责的产线工作已日趋多元。据了解,目前工业型机器人能负责的运作有拿取、放置、分类、填装与包装、堆栈、组装与拆装、装货与卸货、搬运(MachineTending)、锁螺丝、检验、清理、喷漆、胶合、打磨、抛光、喷砂、焊接、雷射切割等。
  
  有鉴于工业型机器人能应付的产线工作愈来愈精密、复杂,凌琳指出,其应用版图亦随之急速扩张,从汽车工业、电子业、半导体业、金属业等精密制造领域,到橡胶与塑料业、餐饮业、纺织业,以及一般消费性产品制造业,都出现将工业型机器人引进至产在线的应用风潮。
  
  值得注意的是,工业型机器人应用版图的扩张,也间接代表着其正从资本密集的高阶工业领域,渗透至劳力密集的中小企业。从市场趋势观察,许多中小型企业正面临严峻的挑战,例如人力成本增加、严格的外籍劳工聘用政策、管理庞大劳动力的复杂度,以及持续增加的生产成本等,因此相较于高阶精密的工业领域,劳力密集的中小企业对工业型机器人的需求其实更为迫切。
  
  随着工业型机器人应用版图逐渐向下渗透至中小企业,工业型机器人开发商须开发出具备灵活弹性的机具,以因应快速变动的生产规模(扩张或缩减),同时其运作亦不能影响成本及交货时间;因此,这些工业型机器人须具备小型、轻巧、简洁、安全、弹性且容易编程等特性,以及让中小型企业得以负担的实惠价格。有鉴于此,拓野机器人特色,其小型、轻巧、简洁,又不占空间(约1平方公尺)的优势能提供制造商更佳的弹性,这也代表操作人员可以在数小时内移动机器人,在不更动生产线规画的情况下架设于现有生产在线,再重新编程机器装置,最后装上其他夹具后即可开始进行另一项工作的自动化。这将有利于企业小批量以及季节性生产,同时也让任何公司得以随时轻易地增加或缩减生产量。
  
  简而言之,随着工业智慧自动化风潮崛起,用以取代人力的工业型机器人,重要性已日益提升,成为工厂智慧自动化产线中不可或缺的要角;而随着产官学各界齐力推动,其未来需求与商机势将更为火热。
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