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智能家:人机协作将成为无人工厂的过渡

智能家,8月1日 尽管无人工厂被视为智能制造的极致,但真正实现完全无人化的工厂仍不常见,目前市场多数型态较偏向于以降低人工比例、「接近」无人工厂规模的方式运行。

全自动化生产的愿景并没有如想像中顺利进行着,甚至因应未来制造趋势,市场对于无人工厂的需求也有可能大幅降低,取而代之的则是能让生产线更符合弹性需求的人机共工模式。

无人工厂究竟可不可行?其实打造一座全自动化的无人工厂所需的关键技术远比想像中复杂许多。无人工厂的最终目的是要将人类从生产线上移开,让机器取代人类以降低人工成本并提高生产效率与生产质量,但实现这些愿景的前提是,制造业者必须保证机器能做得比人类更好。

智能家认为,显然目前机器人的智能并无法达到与人类相同的水平。首先在功能性方面缺乏完整的感知能力,虽然近年已有众多厂商将机器手臂整合视觉与力觉感测,让机器人达到更精准的「眼手协调」,但业者认为触觉感测的发展应可再进一步提升机器人性能。

另一方面则是在于机器人缺乏人类调节环境的能力,不像人类得以在许多无法预知的变化中保有弹性的应变能力,并且透过观察与经验法则推测下一步可能会发生什么事。目前在生产线上的机器人多数都灵活,但也尚未有足够的人工智能技术得以支撑。

西门子(Siemens)软件大中华区技术总监陈松盈的观察,则认为「弹性」是目前机器人最缺乏的关键要素。当制程发生非预期性变化或工厂开始生产新产品时,制造业者必须重新设计产线、配置机台设备,或是重新调教机器人,并寻找不同的解决方案。

虽然无人化生产线可以有效缩减人力成本,提高工作时长。但相反地,越复杂的产线越有可能产生无法预料的错误情况,在机器人尚未有足够弹性的应变能力之前,对业者来说,反而会因此不断增加投入成本。

欧姆龙(Omron)智能系统研发中心总经理Masaru Takeuchi表示,其实导入机器人远比想像中需要更多人力、时间和金钱,工程成本可能达到硬件成本的3~8倍,甚至有时候达到20倍。此外,机器人也需要维护和保养,相总之下其所耗费的成本高、又缺乏弹性,效益往往会随产品周期的缩减而降低。

这恰恰与未来主流的制造趋势有所抵触。陈松盈认为,若制造业者的需求是混线生产,或是诉求少量多样、弹性变化的制造型态,基本上业者不会选择透过无人工厂以100%自动化的方式生产,因为会更麻烦、更费工,制造成本一定会更高。

因此在智能家看来,全自动化的生产型态可能较适合应用在高度标准化,且产线更动频率低的制造型态中。过去汽车制造虽是自动化生产的最佳代表,不过其制造型态也正慢慢发生改变。

例如大型汽车制造商如戴姆勒(Daimler)、BMW等都不约而同选择将可与人类在同个空间中一同作业的协作型机器人纳入生产线中,一方面维持人类在制造现场的弹性运作,保有人类先天被赋予的工作价值之外,另一方面则是在增加机器人的比例下,让机器取代人类处理危险、肮脏、沉重的任务,让人机共工在「各有所长」的情况下发挥最大效益。

与协作型机器人共筑新型态的关灯工厂

协作型机器人则是因改变了人机之间的互动模式,让人与机器之间各自独有的价值有效发挥,市场更因此看好当进展到「工业5.0」时代时,将会是协作型机器人的天下。

智能家得知,在关灯工厂里使用协作型机器人的想法,乍听之下似乎不太可能,因为一般既定印象中,关灯工厂因为无人,便不需要照明。但协作型机器可以和人类一起工作,两者看似不可能同时存在。不过,在协作型机器人市场中占有领导地位的Universal Robot(UR),却试图推翻大众对协作型机器人的认知。

UR认为,协作型机器人的协作价值应并非只局限于和人类作业,协作型机器人同时因价格合宜、弹性高且易于使用,这些恰好也可运用于新型态的关灯工厂。

因此,UR建议中小型制造业者或新创公司可为特定制程导入关灯式的自动化,这些制程包含不适合人类、或对人类来说不够安全如极高温或有毒气体的环境等。

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