突破缺工困境：機械手臂的應用與優勢
2024-07-04
莊馥綺
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近年來，台灣製造業面臨嚴重的缺工問題，不僅影響生產效率，更阻礙了產業升級和創新發展。在這種環境下，機械手臂成為解決缺工和提高生產效率的最佳選擇。但機械手臂是如何協助企業突破困境，解決缺工現況，邁向智慧製造的新紀元？
台灣製造業缺工問題加劇原因
缺工現況分析
勞動部公布明年第1季的人力需求調查，預計明年1月的人力需求為4.9萬人，其中製造業人力需求高達1.3萬人，（電子零組件製造業、金屬製品製造業、食品及飼品製造業分別淨增加3千人、2千人、1千人）。
缺工主要原因
- 少子化影響：台灣生育率持續下降，導致勞動力供給減少。
- 產業結構轉型：隨著台灣產業向高科技、高附加價值方向發展，傳統製造業吸引力下降。
- 薪資水平停滯：部分製造業工資成長緩慢，難以吸引年輕人投入。
- 工作環境因素：部分製造業工作環境較為艱苦，年輕世代傾向選擇舒適的工作場所。
缺工主要類型
- 技術工人短缺：如CNC機台操作員、焊接技師等。
- 基層作業人員不足：如生產線作業員、包裝人員等。
- 高階研發人才缺乏：如AI工程師、自動化專家等。
缺工對台灣製造業的影響
- 生產效率下滑：人手不足導致產線無法全開，影響產能發揮。根據台灣經濟部工業生產統計，2023全年與上年比較：工業生產減少12.45%，其中製造業減少12.88%。部分原因即為缺工所致。
- 營運成本上升：為吸引和留住人才，企業不得不提高薪資和福利，導致人事成本大幅增加，直接衝擊營運成本。
- 訂單流失風險增加：缺工造成產能不足，無法準時交貨，可能導致訂單流失。
- 創新研發受阻：人力資源吃緊，企業難以投入足夠心力於創新研發。
- 產業智慧化轉型進程延緩：根據經濟部工業局調查發現，智慧機械產業人才欠缺主要受到人才供給不足（48%）、在職人員技能不符（30%）、新興職務需求（20%）所影響，缺乏足夠的技術人才，使得許多企業難以推動自動化、智慧化轉型。
而在面對嚴峻的缺工挑戰，越來越多台灣製造業轉向自動化解決方案，其中機械手臂因其靈活性和效率，成為首選。
延伸閱讀：缺工，是企業真正的問題嗎？
機械手臂解決缺工問題的優勢
- 提高生產效率：機械手臂可24小時不間斷工作，大幅提升產能。
- 降低人力成本：雖然前期投資較高，但長期來看可大幅減少人力支出。
- 提升產品品質：機械手臂的高精度和穩定性確保產品一致性。
- 增強企業競爭力：自動化生產提高了企業應對訂單波動的能力。
- 改善工作環境安全性：機械手臂可執行危險或重複性高的工作，降低職業傷害風險。
- 實現智慧製造：機械手臂易於與其他智慧系統整合，如MES、ERP等，推動企業數位轉型。
延伸閱讀：自動化與機械手臂建置大解密
導入機械手臂的注意事項
雖然機械手臂能有效解決缺工問題，但企業在導入時仍需注意以下幾點
全面需求評估
建議進行詳細的生產流程分析，明確找出可由機械手臂取代的環節。可使用價值流程圖(VSM)等工具進行分析。
選擇適合的機械手臂
考量因素包括負載能力、精度要求、工作範圍、安全特性等。建議諮詢專業機器人供應商或自動化工程顧問。
系統整合與優化
確保機械手臂與現有生產系統、IT系統的無縫對接。建議考慮聘請專業系統整合商。
安全措施的落實
制定完善的安全操作規程，設置必要的安全防護設施。建議定期進行安全審核和演練。
持續優化與升級
建立定期評估機制，及時發現問題並改進。可使用OEE等指標進行評估。
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協作型機械手臂特點
通常具有6軸自由度，可執行複雜動作。適合自動化生產線的搬運、組裝、焊接等任務。
協作型機器人：具備安全感測功能，可與人類共同工作。適合需要人機協作的場景，如小型零件組裝。
- 特點：具備與人類工作者安全合作的能力，配有感知技術和安全機制。
- 應用：適用於需要人機協作的場景，如輔助組裝、檢測、物流搬運等，特別在中小企業和靈活生產線中被廣泛採用。
工業型機械手臂特點
- 節省勞工工位：只要程式、參數設定好，不需要人員在旁邊時時盯著、動手操作，可以節省許多人力、時間。
- 搬運重物：無論工件的輕重皆有應對型號可以操作，而CNC加工廠中，大部分的工件加上托盤都會超過30公斤，因此挑選工業型機器人較合適。
- 防塵、抗汙能力佳：以工廠環境為考量點進行設計，因此在充滿鐵屑、重油汙、高溫的環境下較不易故障、損壞。
- 作業速度快：只要程式寫定，移載速度可以開到百分百。
- 重複定位精度高：在對同一指令位置且同一方向，重複操作的精準度可以達到0.01～0.07mm。
延伸閱讀：機械手臂如何降低加工現場人力成本？
工業型機械手臂應用場景
精密操作類
這類應用場景要求高精度、高重複性和靈活性。
1.電子產品組裝
能精確完成元件搬運、堆疊和包裝，提高生產效率，降低人工錯誤率，較常使用直角坐標機械手臂。
2.精密加工
能保證高精度和高速度操作，適用於微電子元件加工和組裝，通常使用並聯型機械手臂（蜘蛛爪機械型）。
3.3D列印
為了確保高品質和高效率的3D列印產品，更需要機械手臂能精確控制列印頭運動，因此通常採用並聯型機械手臂。
表面處理類
這類應用場景主要涉及產品表面的處理和加工。
1.噴塗作業
為了提升噴塗均勻性和精確度，並能靈活覆蓋產品表面不同角度，多採用水平多關節機械手臂（SCARA）。
2.快速拋光
為了能高速度、高精度完成拋光任務，並提升產品表面品質，減少人工操作時間，使用並聯型機械手臂較為適合。
3.焊接作業
焊接環境通常較為危險，加上許多焊接技術難度高，如魚鱗焊，新手不易操作，為了能靈活到達不同位置進行焊接，會採用水平多關節機械手臂（SCARA）來部分取代人力。
延伸閱讀：焊接機械手臂創造新時代
倉儲物流與組裝類
這類應用場景主要涉及物品的移動、分類和組裝。
1.物流倉儲
為了提高物流效率，減少人力需求，並快速移動、堆疊和分類物品，通常使用直角坐標機械手臂來進行。
2.裝配作業
一般通常適用於小型零件的靈活組裝，能高效完成複雜的組裝操作：水平多關節機械手臂（SCARA）。
台灣製造業突破缺工困境的關鍵解方
面對日益嚴峻的缺工挑戰，機械手臂為製造業提供了一條高效可行的解決途徑，不僅能彌補人力短缺，還能提升生產效率、改善品質，增強企業競爭力。隨著AI、5G等技術發展，未來的機械手臂將更智慧靈活。
然而，成功導入機械手臂需要企業全面規劃和持續優化。企業必須先了解自身需求，選擇適合的機械手臂，並做到系統整合、人才培養和安全管理等各面向，將機械手臂與長期發展策略結合，才能發揮最大價值，實現高效智慧生產。
隨著政府推動產業創新計畫，機械手臂應用將更廣泛，擴展至服務業、醫療照護等領，才能緩解缺工壓力，並推動產業升級。