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2022-04-13
  • 行业见解
工厂实现自动化前应当做哪些评估?
工要实现自动化,应当如何开始,第一步应该如何做?

要实现自动化,应当如何开始,第一步应该如何做?

    在做导入自动化之前,需要先确认导入自动化所需要达成的目的。因人力成本昂贵,因此要降低人力成本与工厂招人困难就是两种完全不同的目的,后者则为企业的刚性需求,前者所述的是投资报酬率,以实用场景为例,工厂新购入一台自动化设备,设备会出现故障,那对于设备的维修成本与设备折旧,及停机造成的产能损失,且自动化程度高的产线设备,则必须增加一位工程师来维持运作,如果企业的初衷目的只是为了减少一两个生产工作人员的人力成本,或许采用自动化并非不是一个很好的想法。除了上述的观点,在升级工厂自动化常见的目的还有增加工厂产量、改善品质、避免危险与高负荷的人工作业、行销广告等。


    再者就是导入自动化的规模,导入自动化规模与所需投入的成本及后期维护的复杂程度息息相关,甚至呈指数增长。从设备状态监控、XBIM设备云系统(电子资料收集)、自动化制造单元(机械手)、自动线,延伸至实现自动化工厂。要实现最终的目标前提的基础是设备之间具备串联能力,或者通过对鑫引利团队对设备进行硬件施工改造,将设备讯号接出,但设备商或设备特性会有一定的限制。

在实现自动化工厂,通常建议是先从简易又能带来前期效益的做起,循序渐进的改造整个工厂,避免一次投入过多、规模过大却难以回收或维护,毕竟人机料法环与原本的不同,要接手营运会衍生不少新问题要处理。

    就过去自动化工厂的案例来看,将生产工单的信息与设备信息进行梳理、归整至一块,或者建立一个自动化制造单元,成效会更好。前者是将信息归整,节省人工输入信息与信息正确性,在信息导入的时间也得到大幅缩短;后者用于量产型产品效果较佳,待使用者对自动化有信心后再逐步更换其他工作站。


评估事项:

    从自动化制造单元到自动化工厂,前期的评估规划作业相当的重要,但往往却容易被忽略,复杂的制造单元或自动线,可寻找适合厂商规划 Layout 与自动化流程,例如规划一支机器手臂对 N 个机台的制造单元,自动化设备与周边硬体的摆放,检查设备移动中是否会产生干涉(碰撞),自动化模拟并调整出最大的产能或最高的稼动率,以及最适合的数量 N。

    另一个值得注意的是,若硬体建置后才变更 Layout,衍生的重新安装、调教、测试的成本往往相当昂贵,百万以上的代价屡见不鲜。所以,此阶段的规划著重于可行性、效益最大化的评估,而另外需注意的是单一工作站产能变大,可能会因此造成过多的在制品而只好关机停线,反而无法发挥出最大的价值。


机械手臂

    机械手臂应该是多数人对于自动化链条理解的第一想法,也是众多设备中少数的主动性设备,加工设备大多都是处于被动,因而制造单元中的机械手臂控制了多数的物流作业,对于小型工件且制造速度快的制程多搭配四轴手臂,大型且移动较複杂的则以六轴居多,视情况可加装俗称第七轴的走行轴。

    相对于量测或加工,较简易的是进行设备上下料,而目前已有大厂的机械手臂搭配 AOI自动光学检查,可减少累积误差造成的座标定位问题,并根据 AOI 判断取放工件的位置,也可透过 AOI 进行工件尺寸的量测。量测或加工的难度相较之下就高出很多,例如抛光、研磨、焊接等作业,各大机械手臂品牌的强项就各有不同,也因工件形状的複杂与精度要求影响成败。近十年来机械手臂售价已较早年降低不少,甚至接近 50%,对于有意导入自动化的公司也是诱因之一。

 

系统整合

    系统中和也是在自动化工厂里重要的评估一环,通过系统帮助工件传递出制造信息,以此完成整段的加工流程,关键就在于工件身分的辨识。当工件进入到制造单元时,透过工件或载具上的条码或 RFID无线射频辨识。以感测器辨识身分,与 MES 取得相对应的制程配方 ID、派工信息、EDC 等等,ID 合法的工件进行加工并收集资讯回报 MES,如进出站时间、EDC、使用的设备等,非法的则移至排出口。

至于要进行弹性制造,则少不了上下位系统整合,一方面须要依工件更换设备上的配方,另一方面需搭配弹性夹治具、自动换爪、自动换模系统、自动刀仓,才可减少换线时间,硬体在这部分有时反而是最难的项目。