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机械资讯 760期

台湾机器人市场前景看好
工业机器人是工业4.0最重要的一块拼图

文/台达电子工业股份有限公司
机器人事业处

前言

近几年,制造业面临经济、政策、人口结构、消费者需求、市场环境等各种改变,以往的批量生产已逐渐往少量多样、客制化方向发展。面对产业和需求的转变,全球工业大国德国于2013年正式提出了工业4.0,带动全球制造业进入数位化、智能化转型的新纪元,各国随之提出各种转型方向,如美国的「先进制造(AMP)」、大陆的「制造2025」、台湾的「5+2产业创新」等,各行各业纷纷投入智慧转型。再加上今年疫情的冲击,许多企业开始加速调整生产策略,希望透过标准化、自动化、智能化、数位化的技术应用,快速完成迁厂、实现分散式制造,达到在地生产、减少物流和进出口成本的目标。
面对这样的转型浪潮,「灵活制程」是许多厂商的首要的改造目标,因此带动工业机器人的应用需求。台达机器人事业处彭志诚处长说:「从2012年起,我们看到机器人的市场不断成长,产值和出货量的年成长率不断增加,在2017年达到高峰(出货量成长率40%)。即使2018、2019因外在因素稍有见缓,但到目前为止,市场对于机器人未来的前景仍然看好,并预期在2020年后会有新一波的成长力道。整体而言,从2017~2023年,机器人市场的复合年增长率预估约为9.1%。只要智能制造转型方向不变,随着应用领域扩大、价格愈来愈亲民,机器人未来肯定会有更多商机。」

1台湾工业用机器人产业现况

以需求面来看,台湾目前主要的生产应用还是以少量多样为主,因此特别强调机器人的弹性化功能,以及高投资报酬率的部分,以满足台湾产业高速变化的需求。另外,台湾在全球工具机产业占有一定地位,对于工具机整合机械手的应用一直都有很高的需求。以往工具机产业多以日系品牌机械手搭配为主,但在应用上常因使用习惯和产品设计,无法充份满足台湾厂商的需求;再加上近年来随着国产六轴以及协同机器人的发展,渐渐看到转用国产机械手的趋势。对于国产厂商而言,加强工业机器人的简易操作、提高性价比和附加价值,以及透过机器人结合制程应用、解决终端使用者的痛点、提高整体系统效益,成为主要的发展方向。
从供应面来看,台湾掌握部分机器人的关键零组件,如螺杆、马达、减速机……等,供应全球工业机器人厂商的需求,在供货的控制以及成本的掌握都有一定的优势,同时也透过客户了解市场动态。因此,台湾在发展工业机器人产业的方面,具备了优良的先天条件和机会;此外,针对自动化市场因应少量多样、智能快速自动换线的智慧制造需求趋势,进一步发展软实力,加速开发云端串联的服务和方案产品,也成为目前台湾厂商接续努力的目标。

2台达工业机器人的产业应用(现况)

随着制造业发展,客户对于自动化的需求逐渐由专用机,转变为具有高度弹性的智能设备,而工业机器人也被视为工业4.0最重要的一块拼图,市场需求越来越强烈。台达在过去20余年持续针对自动化生产进行缜密的布局,自2015推出第一款SCARA水平关节机器人至今,在机器人市场的耕耘已迈入第五个年头。
彭志诚说:「台达的竞争优势在于,我们拥有电子制造业的制程应用技术,以及多年的自动化关键零组件开发经验,能够融合到机器人解决方案中;此外,台达的电子零件、自动化生产线,就是最好的实验场域,让我们透过实际应用,真正了解客户需求,进而改善机器人解决方案。我们在产品上市前都会先在自家产线进行验证,针对客户的痛点去做优化,因此在电子制造常见的应用如移载、涂胶、锁螺丝……等,都已建置很多成功的案例,可以快速的进行推广复制。以产业的导入需求来说,除了汽车行业外,电力电子亦占了很大的份额,而我们在厂内累积的经验可有效帮助我们在这类行业迅速的扩展。」
随着市场对于机器人的接受度提高,部份比较少使用机器人的传统行业如包装、食品、药品等,也逐渐浮现需求。台达针对这些行业的特性,除了提供水平关节机器人(SCARA)和垂直多关节机器人(六轴)等硬体产品,更推出相对应的功能软体如:随线追踪、飞拍检测……等,帮助客户快速、方便的导入制程应用,提高整体方案附加价值和应用性。
另外在产业的应用推广,台达透过一次又一次的客户经验和反馈,持续改进、创新。举例来说,在与客户接触的过程中,台达常看到客户因为机器人语言编程、应用的技术高门槛太高,而降低使用意愿,导致最后还是选择以人工的方式进行生产规划。因此针对客户的需求,台达计划于近期释出一套为了工业4.0与智慧工厂特别研发的机器人模拟软体—DRASimuCAD,融合CAD、CAM、Robot Simulation三套智慧制造软体于一身。使用者可透过此模拟软体直接进行加工件、加工环境、加工设备等3D建模功能,或是使用常见的数十种CAD格式档案进行汇入,接着由软体内建的元件库、设备图库进行拖曳加入场景与位置配置,搭配不同行业的CAM自动加工路径产生,以及与实体机械手臂相同的操作介面、编程介面,完成模拟、加工时间预估、碰撞侦测与避免、加工参数最适化调适,为智慧工厂实现虚实整合的Smart Design。
透过模拟软体,客户可以快速的进行模拟编程,在系统实体设置前即可快速完成工作站的规划,以及机器人的教导与自动编程,无需传统程式编程,也不必等待实体完成才测试验证。以制鞋业的应用为例,其制程中的涂胶、打磨程序,路径教点、多点教点的规划难度较高,应用这套模拟软体就可以在上线前轻松完成所有规划,也提高业主对于导入机器人的意愿。此外,在亚洲市场过去几年快速导入机器人之际,台达应用机器人同步整合运动控制,帮助许多电子相关产业的用户实现制程自动化,提升稼动率和产品良率,也推展到家电、包装、食品饮料、汽车零件等产业,多样化的行业应用与成功经验,更有助于台达机器人方案的创新和研发!

3机器人产业的未来展望

机器人在现代制造业应用普及,主要原因除了其高弹性特色,可以更快速的实现混线生产,也可适应各种不同的行业应用。从许多市场数据可以看到,各产业对于工业机器人的需求不断提高,同时随着机器人的应用功能越来越多元、操作越来越简单,加上单价不断降低,种种利多因素降低机器人的使用门槛、提高客户投意愿,尤其是轻量级的机器人需求量更是快速成长。除了汽车、电子等主要机器人应用行业外,其他民生相关如食品、医药、包装等都开始随着制造转型而加速机器人的导入。
对于各家机器人供应商来说,如何「让机器人更好使用、更方便复制」成为共同努力的方向。针对应用的部分,台达特别采用App Robot的概念,希望能为客户提供包套式应用的解决方案,简易快速的导入制程。例如:台达推出的锁螺丝机器人方案,整合机器人控制器,同时控制机械手以及锁螺丝机,达到更迅速的通讯整合以及友善介面;另外针对使用者需求,特别搭载下压力监控的功能,侦测螺丝锁附时的力道,避免伤害锁附件,这些都是针对客户在自行整合机器人以及锁螺丝机使用上的痛点去做改善、优化,帮助客户快速导入、解决问题。
除了从应用深入,行业的展开也十分重要。由于每个行业都有不同的专属制程knowhow,对于速度、精度要求亦相差甚多,因此针对行业制程而设计不同应用,也是目前各家机器人厂商发展的趋势。台达这几年针对玻璃印刷以及包装纸盒行业都有深入的应用做展开,对于包装天地盖盒这类特殊行业亦设计整套软体方案,以机器人搭配台达的视觉系统,帮助客户快速导入产线,除了累积经验,也加速机器人在相关行业的推展。其次,简单好用的机器人操作、甚至人机协同作业的需求也不断提高,而协作机器人的优势恰好在于可以方便使用者进行直觉拖拉教点,也具备更安全的使用环境,因此可以预见在未来这类产品的高度潜力和商机,市调预测也是前景看好。

4台湾机器人的机会与挑战

目前工业机器人应用最主要的目地是:提高生产灵活度和产能,同时取代重覆性高、精密度要求高的制程人力,如电子产品组装;然而,此类型厂商通常都是具有海外扩厂能力的大型企业,大多都已从台湾外移。反观根留台湾的制造业,多属特定产业别,或是中小企业,这些才是台湾工业机器人主要的市场对象。因此,能否在有限成本下达到最高生产效率,是业主关注的重点;而导入机器手臂是否符合投资效益,也成为制造业者与供应链业者必须探讨的课题,各家厂商都希望能掌握自主开发的能力,大幅降低机器人导入的成本。
而另一方面,这对于台湾机器人业者来说,恰因为国内经济效益太小容易形成「三不管地带」。因此这部分还需要相关业者的支持,推出符合中小企业经济效益的解决方案,建立成功模式后,未来也可拓展至全球的中小企业,在蓝海市场中找到独特的产业优势。就台达的观察,国内的机器人业者若要提高产品的竞争力,可就以下几点展开:
(1) 提高投资报酬率
随着产业及消费、生产型态的转变,让未来充满了不确定性,间接或直接影响评估是否要导入机器人于产线进行弹性生产。如何能让导入机器人的整体效益是很明确且具吸引力的,为大量商用化的首步挑战。
(2) 快速导入应用
  现阶段机器人的使用弹性已经比过去几年高,但如何让使用者在导入时能简单、快速的设定及装置,也是影响评估整体导入效益的重要因素。因此建议针对自身擅长的行业应用,发展相对应的简单参数设置和功能,让使用者可以快速、简单地上手操作。
(3) 高度的整合能力
  机器人要能被快速的导入应用,除了本身具备user-friendly的设计之外(无论是以编程、硬体配备或教导角度来看皆是),能够迅速与设备、资讯快速串联,提升与周边的整合能力,也是决定机器人是否能快速导入应用的主要原因之一。
(4) 发展软实力 寻找新突破点
  台湾虽然在工业自动化布局已久,但在工业机器人领域还是属于后进者。面对市场上大场的挑战,应该要更着重在软实力的精进,透过台湾厂商擅长的IT技术与实力,结合云端以及工业4.0,进一步串联整个工业自动化系统,达到更高的综效。
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