東元電機董事長邱純枝認為,臺灣地區廠商未來的競爭力就在于大量訂制化。對于市場上產品少量多樣與高訂制化日益漸增的需求,臺灣制造業若想要保持國際競爭優勢,建設智能自動化的彈性生產線勢在必行。“智能生產線對于未來制造業“根留臺灣”至為重要,唯有訂制化才是Made in Taiwan可以存續的方向。”邱純枝這么說。
但像東元電機這樣的傳統產業大廠升級智能制造確也實屬不易,邱純枝表示,舉例來說,東元電機原先只是要購入自動機臺,但仔細思索,一臺自動機臺是專為大量生產而生,并不符合未來訂制化訴求的趨勢,加上現今對質量與交期的把關也日漸嚴苛,一臺單純的自動機臺已經無法滿足上述需求,因此東元電機借助物聯網技術來解決這些問題,以達到所謂真正的智能制造。
東元電機是臺灣馬達制造第一大廠,同時也位居全球前三大工業馬達制造廠,至今成立已超過六十年。在今年六月,東元電機才剛正式啟用位于桃園中壢的“馬達固定子自動化生產中心”,該廠區斥資約6000多萬人民幣且耗時一年半打造。但這座占地800平方公尺的廠區最引以為傲的是,其運用3D視覺機械手臂、無人搬運車(AGV)以及自動卷入線機等智能自動化生產技術,更大量應用東元集團自行研發的各種生產管理系統,組成全球首例且規模為亞洲最大、最完整的工業用馬達智能生產線。
導入“馬達彈性生產智動化生產線”,現在生產在線的人力由過去60人銳減到僅剩20人,現今廠區內2/3的人力雖已改用自動化機械替代,但生產效率卻因此大幅提升。舉例來說,過去要花400分鐘的時間才能產出一臺馬達,但導入智動化生產線后僅要20分鐘便能完成,現在一天八小時作業時間便可生產580臺馬達,年產量從10萬臺增加到22萬臺,東元電機也進一步表示,生產線在人力縮減之際,整體效率卻能較以往提升三倍以上。
然而,人力縮減卻不代表人工操作跟著退化、被取代,相反地,反而更增進人工操作的效能,像是過去每一作業人員平均一天僅能生產10臺馬達,但透過智能生產線的協助下,現在平均一天生產力可大幅提升至34臺。
左右馬達性能的線圈繞線,是生產馬達的首要步驟。從馬達的生產指標占積率來看,過去東元 電機 采用人工入線只能達到75%,且還須在兼顧可靠質量的情況下,技術難度會更高,因而東元電機在馬達生產的第一步中,就先導入自動卷入線機來解決這個問題。
自動卷入線機比起人工入線,可達到一分鐘1800轉的效率,僅在短短幾秒鐘之內,便可將馬達的核心組件鐵芯制作完成,占積率也從75%提升到90%,而在卷入線后,最后才交由人工來處理線頭裝接。此外,過去倚靠老師傅的經驗,很容易直接影響到產品質量,但現在透過 自動化 設備的輔助,在年輕一代人力的作業下,亦可同時保障產品質量,無須擔憂作業人員經驗是否不足。
初步組裝后,經由穿梭在廠區內的自動無人搬運車(AGV),即能夠將一顆顆重達80公斤的鐵芯集中搬運到廠內相對應的位置,而這些無人搬運車載重可達1公噸。東元電機將無人搬運車與管理系統進行整合,可借后端集團內自行研發的MES系統下達派工指令,AGV即可自動行駛至入料口、生產線及 機器人 工作區進行物料雙向運送。
該廠區內共設置無人搬運車50個站點、共1225個運送路徑,而這當中又必須推算出最有效率的路徑,并同時得做到互相不碰撞等要求,提供技術研發的工研院也為這條智能生產線付出心力,工研院機械與機電系統研究所智能機器人技術組組長游鴻修便表示,要做到上述要求并不容易,然而現在這些無軌式AGV確實已能在廠區內靈活地進行移動,執行物料取放、搬運等,在無安全疑慮且載重量龐大可謂做到全臺第一。
東元電機內部工程人員表示,該無人搬運車采無軌方式,借由鋪設樹狀磁條道路,并結合RFID生成自由路徑,同時符合機器人定位精度,進行三條生產線物流移動。由于采自由行走路徑,在安全防護方面,面對交會車輛、工作人員或障礙物時,也可做到自動閃避或優先禮讓高重要度的車輛,彼此之間井然有序。
而廠區內一臺臺藍色的機械手臂穿梭其中,除了取代人力搬運之外,也可做到物料精準抓取與判別。該機械手臂采用3D視覺技術,并一共裝有3顆鏡頭分別針對馬達的位置、高度、形狀進行辨識。透過屏幕比對,作業人員亦可判斷手臂抓取的鐵芯是否正確,而透過3D視覺手臂也可自行判斷抓取的是半成品還是完成品,東元電機內部工程人員表示:“精準的定位誤差比一根頭發還要細微。”
導入智能生生產線的獲益,不僅提升制造效率,對于企業整體營收與成本也有明顯改善。邱純枝透露,在實際運用智慧化生產后,不僅使機臺數量減少30%,成本也下降10%,但如先前所說,整體效率卻能因此提升三倍以上。邱純枝也表示,面對現在人力缺工的問題,確實可借由導入智能生產線來解決,但東元電機從傳統產業角色升級智能制造,主要考慮制造過程本身的復雜性,加上現有市場訂制化需求提高。而對于傳統產業來說,建設系統整合也為一項挑戰,但企業仍須找到適合的生存之道,否則要實現“根留臺灣”的目標,則會困難重重。
東元電機,傳動全球。
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