我們真的需要自動化?工廠如何評估並導入系統

我們工廠/產線/公司好像需要一套工業自動化系統

想為一條有著幾台工具機同時稼動加工的產線轉型前，可以先不用急著下決定。

首先，我們可以先透過以下幾個問題，來分析工廠是否已做好自動化的準備：

• 我的工廠產線真的需要自動化?
• 我們可以選擇哪些方案或是輔助設備?
• 投入自動化後的成本可能會有哪些?
• 適合自動化的製程有哪些?
• 選擇的自動化設備，適合我們使用?
• 我們決定改造工廠產線了，需做哪些準備?

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我們先列出未來可能遭遇到的狀況或挑戰，如果符合的項目越多，不妨考慮為您的產線試著導入自動化解決方案。

在金屬零件加工與搬運儲存領域，依照產線的生產型態以及條件需求，我們可以考慮運用這些自動化設備，來組成適合工廠的產線:

以下我們分析這些自動化設備，是否會適用於您的工廠產線情境:

門型機械手臂(Gantry loader):

首先如果要應用門型機械手臂來搬運產線上的原料與毛胚，下列整理了一些相關的產線條件，如果有符合了一個或複數個條件，或許可以選擇門型機械手臂作為初步導入的搬運設備。舉列幾個可能符合運用它的工廠產線狀況:

• 產線使用多台工具機進行生產，需要自動取放料設備。
• 機台擺放方式呈現串聯型式。
• 需要較快速度的取放料，爭取時間。
• 我的產線原料重量有可能在x公斤以上。(較重的加工件)
• 考慮到實際需求或人員技能素質，簡單的機構較適合我們。

供收料機(Work stocker):

在產線上如已經有搬運設備、上下料設備或機械手臂，若還缺少存放與供應原料的機器，選擇一台供料功能和收料功能設備能讓工件加工自動化成為更為完整的一套系統。如果這些物料仍還是由人員來執行料箱搬運或整理等重複性工作，或許就會很需要供料機設備來輔助作業。以下整理可能會出現需要應用到供料設備的情境:

• 產線投入原料到成品，皆由人員搬運與管理。
• 原料的擺放方式需要整理，可以自動換盤或搬送料箱。
• 我已經有搬運設備，另需一台適合擺放產品原料的供料機器。

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工業型機械手臂(Industrial robot):

如用於搬運目的，大多常見的種類:三軸、六軸、DELTA、SCARA等種類，也有與人員共同協力作業的協作型機械手臂(Collaborative robot)，至於工業型機械手臂或是協作型機械手臂基本上能運用在哪些產線狀況，可以參考以下幾個項目:

• 我的產線加工機工作區域，已有計畫的擺放方式。
• 我設置這個產線加工機後，應不會有太多位置變動。
• 我的產線原料重量有可能在x公斤以上。(重量較重的工件)
• 產線有足夠空間使用安全護網、光柵、觸覺感測等等安全措施與裝置。
• 產線上有ROBOT程式編輯或系統整合工程師。
• 我需要讓關節型機械手臂在機台間移動，需要自走軸(第7軸)。

至於什麼時候會適合應用協作型機械手臂，或許可以參考下列幾個要點:

• 我的產線空間很有限。
• 我在評估產線可能帶來的風險後，適合人員與機器人同時進行作業。
• 我的產線原料重量有可能在x公斤以內。(重量較輕的工件)
• 生產設備可能需要配合彈性生產，經常變更位置。
• 想讓現有人員轉變工作型態，解決方案的操作學習能夠淺顯易懂。
• 我可能需要AGV搬運車作為搬運或移動手段。

增設其他客製化設備:

如果工廠裡已經導入了搬運設備及儲料設備，則可以再考慮有哪些加工或品質檢查程序是可以用一些特殊機台或小型機構來執行或輔助作業，也就是使用客製化的附加設備來強化產線功能。至於動機可能有以下這些理由:

• 我的客戶提出了製品條件，我必須增加一些硬體來達到客戶標準。
• 我在展覽 / 網路 / 廣告上看到了這個特殊設備，覺得可能適合我們使用。
• 我預計產線多了這個功能後，產線運作會更順暢。
• 我預計產線多了這個功能後，能夠提高產品品質。

那所謂客製化設備至於是哪些? 依照產線可能產生的需求，有以下這幾項:

1. 需要在成品上刻印: 雷射刻印機
2. 加工完的工件尺寸確認與品質檢查: 量測站
3. 工件需要翻面再進行第二階段加工: 工件翻轉站
4. 成品需要分類或定位: 視覺辨識系統
5. 需要避免商品損傷: 特殊夾爪組或吸盤組
6. 加工完的物件有殘屑要清除: 吹氣清潔站...等。

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導入後會有哪些成本要負擔?

在決定要裝設硬體之前，我們先來了解自動化解決方案的內含項目與成本。

投資需考慮回收期的長短，自動化方案也不可缺少評估成本的程序。能讓產線快速地轉換，回歸正常上線生產，並縮短員工學習熟悉時間，盡量快速且無接縫轉換產線型態提高產量，回本速度就會越快。

自動化專案有大概的規劃時，我們就可預估會產生的成本項目，大概會有以下幾項:

1. 硬體:機械手臂、夾爪組、供料機、附加功能設備、安全裝置等
2. 現場組裝工程。
3. 系統程式設定。
4. 機台功能測試。
5. 人員學習操作、熟悉時間。

當然項目內容或數量會因為採取的導入方案、產線複雜度、導入設備數量等因素而有所不同。 

了解自己產線、做好準備、迎接自動化的來臨

由以上幾個設備項目及情境分析來深入了解產線重點，才能與整合商相互討論與鑽研，提出最符合工廠產線的自動化解決方案。

所以我們可以由這幾項來認識產線與抓出重點:

1. 預計導入自動化的產品(工件)是什麼?
2. 產線用的工具機廠牌和型號是?
3. 產品(工件)有多少種型號和類別?
4. 產品(工件)的尺寸、材質、重量?
5. 產品是否有產出的品質標準?
6. 單日或固定時段的標準生產量應該要有多少?
7. 預計自動化的場地與空間配置?

那麼如何提高生產效率化?

什麼才能降低人工帶來的不穩定要素，讓現有人力得到更有效率的運用? 

市面上有著各式各樣的自動化設備，該如何選擇才能符合客戶的需求? 

要精準解決這些問題，就需要擁有經驗豐富的整合商協助。

憑藉與各工具機大廠配合經驗，製作適合於品牌機型專用的自動化上下料相關周邊設備。

協助金屬機械零件加工廠客戶，進行新購工具機自動化，對舊式機種生產線進行改善(純人力→自動化)。

具有對工具機導入各式機械設備應用經驗的整合商，為工具機製造商和金屬件加工廠的客戶產線提供適合的客製設備。

自動化整合商透過這些資料的收集，釐清狀況，針對金屬機械零件工廠等客戶的產線需求與痛點，才能提出最適當的自動化規劃方案。