機械手臂如何幫助企業提高競爭力？

機械手臂具有高速和高精度的特性，結合智慧型技術並與研發系統整合後，絕對是滿足高品質CNC機加工快速生產需求、提高企業競爭優勢的最佳幫手之一，且符合各種不同產業需求，企業可以利用自動化機械設備來降低成本、打造智慧工廠、提高人員安全性與生產力，讓生產過程更智慧化。

一般導入機械手臂的契機與原因，不外乎是碰到下列幾項困難點：

1.缺工、2.技術斷層、3.操作安全上的疑慮、4.產品品質無法標準化、5.產量無法提升等問題。

 機械手臂可以取代產線上的人力，但面對少量多樣的生產需求、產品生命週期縮短以及缺工的困擾，該如何利用機械手臂做到提高品質和如期交付呢？如何才能讓機械手臂發揮最大效益，而不是導入後就放在倉庫長灰塵呢？

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在發現問題後，接下來就是要想辦法解，畢竟工欲善其事，必先利其器。想要提高設備、人員的稼動率、提升產品品質，那就要先來瞭解機械手臂的運作原理、特性與相關風險。

機械手臂建置要點

機械手臂(robotic arm)是一種模仿人類手臂功能，具有多關節連結在一起，允許在平面或三度空間進行運動。透過操作者輸入指令後，利用馬達驅動手臂進行反覆無數次正確規律運作的機器，可應用於不同產業，如：電子光電、汽車產業、生技製藥、半導體、通訊網路、食品飲料、機電設備、民生用品業等，目的就是為了讓人們在工作與生活中更加便利。

1.機械手臂運作原理

機械手臂是以物聯網（IoT）和機械手臂感測器等技術來連接生產設備，再利用數位系統軟體工具，將OT和IT的數據資料整合，以數據模型的應用，完成各種不同的需求，如：自動上下料、快速換模／換線、刀具設備定期保養管理／異常通知等、達到工作中即時的人機協作。

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2.機械手臂挑選要點

機械手臂有非常多型號、品牌、功能，因此一開始的「選擇」就非常重要了，無論是為了搬運、CNC機加工上下料、焊接、包裝堆棧、電子組裝等需要自動化來做的事情，都可以利用機械手臂來實現自動化願景！

但如何才能挑選到真正適合自己產線的機械手臂呢？

機械手臂大致可分成兩種：工業型機械手臂和協作型械手臂，工業型機械手臂定位精度高、防塵抗汙力佳、承載力高，加上可分成許多種類，像是直角坐標機械手臂、水平多關節機械手臂、垂直多關節機器人、並聯型機械手臂（蜘蛛爪機械型手臂）等，因此可以依照需求挑選不同種類，加上智慧化軟體操作介面、讓生產更高效率。如：需要進行焊接時，可以挑選六軸垂直關節型的焊接機械手臂進行運作。

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由於工業型機械手臂在執行任務時，往往會無法完全預期外界環境的狀態，有可能會發生意外碰撞而導致硬體上的損壞或人員傷害，為了避免類似情形發生，協作型機械手臂便可以做到平衡安全的必要性與彈性生產的需求。協作型機械手臂因為重量輕、容易移動、適合人機協作的環境，因此常見於我們的生活中：像是在餐廳吃飯時，便可以看到協助送餐的機器人，那便是屬於協作型的一種。

3.機械手臂搭配不同裝置進行不同運用

想要讓產線更流暢、增加生產彈性，在面對少量多樣的客戶需求之下，可以輕鬆應對急單與插單，完成訂單準時交貨、準時收款，增加企業競爭力的話，必須要讓機械手臂能夠更靈活運用，因此可以搭配以下幾種不同裝置，進行模組化、低成本、 高靈活性、高彈性的運作。

1.各試夾爪、接頭：應用於換線、物品夾取，可依照不同需求為工件設計專門各型式夾爪、接頭，像是進行焊接時可以選擇相對應的焊接頭。

2.換模換線：進行快速換模時，手臂可以回到原本設定的原點，標準化產品。

3.自動上下料：利用機械手臂搭配快速換模系統進行自動上下料。

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機械手臂帶來的效益

人需要休息、吃飯，在長時間重複動作的工作環境下，注意力難免較不集中，無法維持產品品質。而機械手臂在生產時雖然也有一定的cycle time，但無論是工業型機械手臂還是協作型機械手臂，都可以幫助企業提高其競爭優勢，並透過實現關鍵流程的自動化來保持低成本。比起人工作業一天下來能產出的量能反而變多。除此之外，導入機械手臂還有哪些好處呢？

提高安全性

機械手臂可以在危險的環境中操作，取代人員執行高風險的工作，提高人員在工作中的安全性。

降低人力成本

一直以來，「人」才是最不可控的因素，無論是缺工導致產能不足，無法如期交貨，造成損失，甚至被罰錢，還是因人為操作不當而導致職災發生，都可以利用機械手臂有效改善這一點。

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提高效率與生產力

機械手臂可以每天24小時、每週 7 天不斷運轉而不感到疲勞，讓產線可以持續進行生產、檢驗或其他作業，大大提高產量。

提高設備稼動率

利用IoT聯網，將所有設備的使用次數、狀況的數據資料記錄保存，進一步達到預防保養／異常通知、減少設備損耗，提高設備總和效率OEE和稼動率。

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資訊即時化、數位化

可以將數據連傳接到手機，即時接收設備狀況（手臂稼動／異常狀況／生產時間），即時掌握製造現場所有情況。

提高產品品質

以人員操作機台設備難免有失誤讓產品品質無法統一，現在利用IoT聯網機械設備可以排除人為因素的影響、以標準化的程式和參數進行加工製造和篩檢，不僅可以提升產品品質，還能穩定產量。

降低生產成本

傳統加工方式時間難以計算，成本抓不準，而以手臂取代人力，便可以自由控制產能與時間。

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 小結

工業4.0推動智慧製造趨勢已成為各產業轉型的契機，機械手臂不僅能將師傅的經驗和能力轉變成數位化的資料數據，應用於各種產業中，除了可以24小時自動檢查讓產線不停擺，達到節省人力、減少人類暴露在危險的工作環境，甚至進行更加精密的工作或是輔助操作，像是將生產製程相關機械設備加上機器視覺整合可提高自動化效率。這些都是邁向自動化生產的第一步，而搭配數位資訊系統將IT+OT進行整合，並開始轉型則是開始智慧生產的關鍵。

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參考資料：巨緯科技 鼎新電腦 ABB機械手臂 維基百科