如何以「柔」克剛，打造高彈性產線，讓產能效益倍數成長？

在疫情反覆不定、烏俄戰爭等因素影響下，讓全球化供應鏈面臨巨大挑戰，而製造業者該如何在三缺（缺工、缺料、缺櫃）的情況下，順暢處理好客戶訂單多樣少量化的需求？如何以具有韌性的供應鏈、高彈性的產線來迎接變動的未來？怎麼做才有辦法讓產線和設備都能穩定持續運作，達到獲利條件？

面對疫情後的大解封時代，本來是一件令人高興的事，但卻衍伸出訂單下滑、客戶端庫存堆積情況越趨嚴峻的情況，且在高原物料價格、供應鏈瓶頸的衝擊下，世界經濟趨勢已悄悄被改變，對於製造業來說，哪些應該要注意且積極應對改變的呢？

1.數位化及自動化的需求增加：除了工業4.0的需求，加上疫情因素導致停工、缺工問題，遠端監控能力、設備自動化顯得尤為重要，因此透過IT+OT的結合，將生產過程中所有環節的流程和資訊數據化、即時化、透明化，做到即時調整、解決產線問題，降低成本和風險。

2.全球依存度降低：因為之前缺料、塞港、部分城市封城，導致全球化供應鏈的重組，為了降低供應鏈在長途運輸時的風險，許多企業採取將生產線挪到終端市場旁，除了可縮短運輸時間成本，降低國際地緣上的風險，還能減少碳排放與碳足跡，逐步邁向ESG環境永續經營。

3.競爭加劇：許多排名前幾大的企業可以說是壟斷大部分的技術優勢和產業利潤，因此排名靠後或是中小型企業如何借助自動化降低成本，增加獲利空間便是一大重點。

除了因為大環境影響而產生以上幾點問題，還有一種情況是明明已經購入機械手臂，或是將設備聯網化了，但在生產過程中的輸送系統卻老是問題一堆無法徹底解決，但究竟還有哪些問題困擾著大家呢？

傳統流水線生產與輸送系統問題點

流水線生產問題點

1.單一工作站做固定單一製程：在流水線上一個工作站，只能做一件事情，等於一個蘿蔔一個坑，無法彈性做調整。

2.工作站之間，使用輸送帶傳遞加工件：雖然可以解決複雜的安裝角度問題，但卻需要以人力操作，可能會因為人為因素而造成失誤，且產能也較不穩定。

3.無法任意調整生產節拍：假如一條流水線上分成四站，即便前面三站只需一秒，但最後一站卻需要三秒的加工時間，這樣整條產線只能將間距統一調整成三秒，造成停等的浪費，若硬是調快生產速度，反而會造成反效果。

傳統輸送系統缺點

1.輸送履帶：無論是利用皮帶還是齒輪輸送，雖然可以快速彈性作業，但定位精度低、產量低，且會製造粉塵、需要定期維修。

2.分度盤：使用馬達帶動軸承，比起輸送履帶來說速度較快、產量較高，可以在台車上進行加工作業（無須人力加工）、定位精度也有到0.02mm，但還是需要定期潤滑保養，且台車間距固定，無法彈性調整。

看到這些產線上的問題點，有些人會想說：那就直接將設備和輸送帶改成全自動化就好了啊！但事實上如果沒有確切瞭解最終的理想狀態、沒有做好完全的評估與測試，貿然進行設備自動化只會帶來極大的困擾與失敗的風險，但自動化有哪些風險呢？

加工廠設備自動化風險與解決辦法

設備自動化風險三階段

1.產品風險（product risk）：一開始產品尚未設計好、完全標準化，還存有很多的變數，如果在這階段便嘗試做自動化，會因為這個風險導致投入自動化的浪費，增加時間成本。

2.流程風險（process risk）：尚未成熟的流程存在風險，並隨著添加製程或增加生產速度讓事情變得更困難。以下有兩種不同條件但都可能發生的流程風險情形：

a.製程已經成熟，為了讓產能提升、降低成本而導入自動化。像是原本設備可以做到產出100件不會有問題，但提高到120件便會有問題，這就是屬於產線的瓶頸，導致產能無法提升。

b.流程還未穩定，還在摸索階段便嘗試自動化，這時便會遇到流程性風險。

3.預測風險（forecast risk）：你無法準確預測市場對於新產品的反應會如何，因此必須等到市場做出反應，確認所有的不確定來源。如果產品不好賣，需要做部分改變，這也會影響自動化流程的發展，只能花費時間、金錢去調整。

降低設備自動化風險三要素

以專案管理三角形理論來說，品質會受到時間、成本、風險這三點的影響，這三個重點必須要保持平衡，如果過度強求某一樣東西，就要承受風險、成本上升的問題，

1.確立最終的目標 

只要瞭解最終的理想狀態，就算中間遇到疫情、戰爭缺料的干擾，只要目標明確，就可以降低中間的風險，再分階段逐步導入，便不會有到最後一步還要大改的狀況發生。

2.打造穩固且健全的基礎

做一條自動化產線和蓋房子很像，首先要有穩固、好的地基，因此在進行自動化時要選用好的基礎設備，如：選擇高彈性、模組化可以調整的軌道，遇到改變時可以重新快速地做調整，才有辦法面對不確定的風險。

3.別做重複且無意義的事（Do not reinvent the wheel）

如果市場上有一樣東西能符合80-90%的需求，就不要再花費時間重新開發，只會浪費時間跟力氣，就算重新開發可以達到100%要求，也應該要把力氣專注在本業上，達到最高附加價值。

由這三個核心理念所構成的自動化產線，可以大幅降低

所有風險，最重要的是產線要保持彈性，不能是一台做死的機器死做到底，要能符合環境市場的變化，隨時彈性化調整。

柔性磁浮造軌道打造智慧產線

磁浮軌道技術概念

磁浮軌道上面的靶塊稱為台車，軌道是以模組化拼裝方式一塊塊拼起來的，可以自由組裝，主要加工料件會放在上面做承載，在旁邊或中間加入機械手臂，或是汽缸性夾持裝置。以垂直方式安裝，並與定子構成磁場，切換動子運動來實現高速的移動，可以提供極為靈活的產線變換。

在通過軟體的整合，可以實現速度、位置的同步關係變化，進而實現生產線的重新組織，打破加工瓶頸。

磁浮軌道特點

1.平衡生產節拍，倍數生產：迴圈形軌道（一邊進料、一邊出料，完成整個加工）方式設計，並用軟體系統控制間距，不像傳統輸送方式會有停等的時間，台車速度最高可以到4 m/s；加速度40m/s，且站與站之間停等時間不到1秒，加上緩衝區（buffer zone）大大減少總行駛距離。可用空間得到更優化的利用。機電一體化系統可將製造過程加速高達 50%，提高生產力。

2.台車定位精度高、承載重量提高：其他輸送系統，由於定位精準度不夠，需要先以機械手臂將到站的加工件夾下來，到旁邊進行加工，再夾回軌道上。而磁浮軌道以模擬軟體系統控制台車要停在哪一個點，精準度到一條（0.01mm）、能承載10公斤的壓力，即便加工重力更高，只要在台車下方增加承載平台，便可以增加台車的耐壓性，達到在台車上直接完成加工，比起傳統方式更加節省時間。

3.工作站點可以任意擴充、彈性更換：台車是具有磁力的，利用增加槓桿手把，便可以輕易取下、吸回台車上，需要調整時，可以用軟體進行編號認證。且磁浮軌道皆為1公尺，可以依照現場環境需求彈性增減。

4.轉換時間短：在連線的螢幕上點擊即可更改產品或格式。機械轉換的停機時間通常可以完全消除。

5.節省樓地板面積：節省44%樓地板利用、減少14%占地面積，連帶降低系統成本。

6.建置時間縮短：以模組化方式做組裝，調機、定位部分可以比傳統少60%時間，加上利用模擬軟體模擬實際產線軟體情況，以模擬方式減少客戶理解需求的時間，設計時也可以透過模擬軟體內的一些簡化工具，減少工程師溝通、交流，去驗證想法和設計的時間，讓設備建置時間比傳統輸送帶更快速、更有效率。

7.降低維修成本：磁浮推進原理設計，沒有損耗，不需要歲修。

8.潔淨室生產技術：高達IP69K的保護，可以防止敏感產品被弄髒和污染，並降低清潔成本。

9.防晃技術：以特定的移動速度防止液體露出（用於飲品、需要浸泡的加工件），並且在移動中不須再增加蓋上蓋子、拿掉蓋子的時間，節省時間成本、提高生產速度。

10.打造可學習產線：利用每一個站點蒐集足夠的數據資料，讓業者可以分析出產能的瓶頸，並將其解決。

磁浮軌道應用案例

◎從人工到全自動化生產（以藥廠為例）

業者需求：研發新藥，並盡快通過認證、批量上市。

導入過程：

1.先以人工製程開發，確保產品有效果。

2.導入半自動化磁浮軌道生產線輸送技術，利用橢圓形軌道加工站，取代人力重複動作（採用模組化加工站的方式來去做申報）。

3.從小批量全自動化生產方式逐漸變成大量生產時，利用加長軌道、複製加工站方式增加產量，打破生產瓶頸，增加出料速度。以同樣的CCD、手臂動作模式，即使產線有變動，也可以很快調整好，並得到美國FDA的認證，讓藥品可以很快上市。

◎靈活打造多樣產品加工環境（以電動車廠為例）

建置效益：大面積打造磁浮軌道系統，並用台車承載電池，電池輸送時可以變更軌道，並做到每一個站點的獨立加工，若要生產不同型號電池，會自動更換軌道，不須再經由人工調整更換。且可不同型號電池可依照其訂單數量來增減加工站，打造柔性且全自動化生產系統，隨時調配產能，目標要讓位於德州的工廠成為全球最大規模電池生產工廠之一。

磁浮柔性軌道可應用於飲料、製藥業、半導體、3C、手機零件組裝等，模組化、彈性化的優勢，相較於傳統的生產線，更是革命性的一大改變，因此如何一步步打造自動化生產線，更是企業們要思考的一項重要議題。

參考資料：巨緯科技