东元、高圣2家企业的智能制造转型之路

　　根据调查，台湾地区企业在转型智能制造或升级自动化生产线的产业当中，尤以半导体与光电产业居多，但论积极程度，传统产业却是一枚不可忽视的亮眼新星。从世界第一大运动鞋代工厂宝成、世界第一大自行车制造商巨大，再到台股重要支柱的台塑集团等，横跨多个领域的传统产业，都不约而同积极导入智能制造。而在这当中，亦有不少“Made in Taiwan”的传统产业企业在国际上发光发热。

　　东元电机打造全球首条马达智能生产线

　　东元电机董事长邱纯枝认为，台湾地区厂商未来的竞争力就在于大量订制化。对于市场上产品少量多样与高订制化日益渐增的需求，台湾制造业若想要保持国际竞争优势，建设智能自动化的弹性生产线势在必行。“智能生产线对于未来制造业「根留台湾」至为重要，唯有订制化才是Made in Taiwan可以存续的方向。”邱纯枝这么说。

　　但像东元电机这样的传统产业大厂升级智能制造确也实属不易，邱纯枝表示，举例来说，东元电机原先只是要购入自动机台，但仔细思索，一台自动机台是专为大量生产而生，并不符合未来订制化诉求的趋势，加上现今对质量与交期的把关也日渐严苛，一台单纯的自动机台已经无法满足上述需求，因此东元电机借助物联网技术来解决这些问题，以达到所谓真正的智能制造。

　　东元电机是台湾马达制造第一大厂，同时也位居全球前三大工业马达制造厂，至今成立已超过六十年。在今年六月，东元电机才刚正式启用位于桃园中坜的“马达固定子自动化生产中心”，该厂区斥资约6000多万人民币且耗时一年半打造。但这座占地800平方公尺的厂区最引以为傲的是，其运用3D视觉机械手臂、无人搬运车(AGV)以及自动卷入线机等智能自动化生产技术，更大量应用东元集团自行研发的各种生产管理系统，组成全球首例且规模为亚洲最大、最完整的工业用马达智能生产线。

　　导入“马达弹性生产智动化生产线”，现在生产在线的人力由过去60人锐减到仅剩20人，现今厂区内2/3的人力虽已改用自动化机械替代，但生产效率却因此大幅提升。举例来说，过去要花400分钟的时间才能产出一台马达，但导入智动化生产线后仅要20分钟便能完成，现在一天八小时作业时间便可生产580台马达，年产量从10万台增加到22万台，东元电机也进一步表示，生产线在人力缩减之际，整体效率却能较以往提升三倍以上。

　　然而，人力缩减却不代表人工操作跟着退化、被取代，相反地，反而更增进人工操作的效能，像是过去每一作业人员平均一天仅能生产10台马达，但透过智能生产线的协助下，现在平均一天生产力可大幅提升至34台。

　　图一 : 东元电机董事长邱纯枝认为，台湾厂商未来的竞争力就在于大量订制化。(Source：东元电机提供)

　　左右马达性能的线圈绕线，是生产马达的首要步骤。从马达的生产指标占积率来看，过去东元电机采用人工入线只能达到75%，且还须在兼顾可靠质量的情况下，技术难度会更高，因而东元电机在马达生产的第一步中，就先导入自动卷入线机来解决这个问题。

　　自动卷入线机比起人工入线，可达到一分钟1800转的效率，仅在短短几秒钟之内，便可将马达的核心组件铁芯制作完成，占积率也从75%提升到90%，而在卷入线后，最后才交由人工来处理线头装接。此外，过去倚靠老师傅的经验，很容易直接影响到产品质量，但现在透过自动化设备的辅助，在年轻一代人力的作业下，亦可同时保障产品质量，无须担忧作业人员经验是否不足。

　　初步组装后，经由穿梭在厂区内的自动无人搬运车(AGV)，即能够将一颗颗重达80公斤的铁芯集中搬运到厂内相对应的位置，而这些无人搬运车载重可达1公吨。东元电机将无人搬运车与管理系统进行整合，可借后端集团内自行研发的MES系统下达派工指令，AGV即可自动行驶至入料口、生产线及机器人工作区进行物料双向运送。

　　该厂区内共设置无人搬运车50个站点、共1225个运送路径，而这当中又必须推算出最有效率的路径，并同时得做到互相不碰撞等要求，提供技术研发的工研院也为这条智能生产线付出心力，工研院机械与机电系统研究所智能机器人技术组组长游鸿修便表示，要做到上述要求并不容易，然而现在这些无轨式AGV确实已能在厂区内灵活地进行移动，执行物料取放、搬运等，在无安全疑虑且载重量庞大可谓做到全台第一。

　　东元电机内部工程人员表示，该无人搬运车采无轨方式，借由铺设树状磁条道路，并结合RFID生成自由路径，同时符合机器人定位精度，进行三条生产线物流移动。由于采自由行走路径，在安全防护方面，面对交会车辆、工作人员或障碍物时，也可做到自动闪避或优先礼让高重要度的车辆，彼此之间井然有序。

　　而厂区内一台台蓝色的机械手臂穿梭其中，除了取代人力搬运之外，也可做到物料精准抓取与判别。该机械手臂采用3D视觉技术，并一共装有3颗镜头分别针对马达的位置、高度、形状进行辨识。透过屏幕比对，作业人员亦可判断手臂抓取的铁芯是否正确，而透过3D视觉手臂也可自行判断抓取的是半成品还是完成品，东元电机内部工程人员表示：“精准的定位误差比一根头发还要细微。”

　　导入智能生生产线的获益，不仅提升制造效率，对于企业整体营收与成本也有明显改善。邱纯枝透露，在实际运用智慧化生产后，不仅使机台数量减少30%，成本也下降10%，但如先前所说，整体效率却能因此提升三倍以上。邱纯枝也表示，面对现在人力缺工的问题，确实可借由导入智能生产线来解决，但东元电机从传统产业角色升级智能制造，主要考虑制造过程本身的复杂性，加上现有市场订制化需求提高。而对于传统产业来说，建设系统整合也为一项挑战，但企业仍须找到适合的生存之道，否则要实现“根留台湾”的目标，则会困难重重。

　　图二 : 穿梭在厂区内的自动无人搬运车(AGV)得推算出最有效率的路径，并同时得做到互相不碰撞等要求。(摄影∕廖家宜)

　　图三 : 厂区内机械手臂采用3D视觉技术，一共装有3颗镜头分别针对马达的位置、高度、形状进行辨识。(摄影∕廖家宜)

　　做出台湾“价值” 高圣精密转型做预测服务

　　今年五月受邀至芝加哥国家实验室(DMDI)(类似于示范工厂)展示智能机械设备，又在2016年时，在德国斯图加特金属加工业展(AMB)上得到广大回响，让当地大品牌企业感到竞争压力，同样在2016年，它参与了日本国际工具机展览会(JIMTOF)，更让竞争对手一口气派20几个人组队，浩浩荡荡到摊位前探查，也登上日刊工业新闻。在美、德、日三地发光，这间让外国企业为之惊艳与感到“紧张”的企业，是来自于台湾的高圣精密机电，也是“Made in Taiwan”的代表。

　　高圣精密机电专门生产带锯机床，一般人或许对于这样产品并不是很熟悉，但它却是制造业的第一步。高圣精密机电执行官吴迎帆举例：“锯床就像菜刀，将买回来的食材一一切好才能下锅烹煮。”从钢构桥梁、机器加工到精密科技等，拿到相应材料的第一件事就是切，材料若失准切不好，生产流程就无法继续，也因为如此，锯床一直以来都扮演着「绝对不能停机」的角色。而且现今材料的应用越来越好，导致锯床在切割这些越来越硬的材料时更增加难度，因而业界对于锯床的标准也会更高，这也是高圣精密目前所面临的最大挑战。

　　高圣精密机电成立至今40年，是间“有点年纪”的企业，面对全球制造业如今正纷纷踏上转型的路途，高圣精密也一直在思考，以外销为主的他们到底该如何做才能在国际上保持竞争力?

　　吴迎帆几年前在一场活动上初遇国际工业大数据专家李杰，被李杰一句“除了继续生产性能更好的锯床之外，还打算做出点什么?”给问倒。李杰认为，全球制造业各有所长，德国做“强”、日本做“精”、美国做“新”、中国大陆做“大”，那么台湾地区的特色是什么?他则是认为，台湾地区需要做出“价值”。

　　面对客户，企业是否够了解客户的需求呢?吴迎帆举例，就像消费者要购车找上Toyata而非奔驰的时候，他要的是能够安全地开车返家，找到一条安全的归途，而同样地，客户的诉求，就是想安全地切完材料之后收工回家。如何做到让客户在使用设备之后无后顾之忧，这就是高圣精密思考价值的所在。于是，高圣精密从单纯锯床设备的提供者，开始转型成为针对设备进行健康预测的服务提供商。

　　而针对设备进行健康预测与维护，高圣精密则是借助大数据来实现。高圣精密发现对客户而言最大的不确定性与忧虑是来自于设备上的刀具，刀具的稳定性影响整个机台设备的运作，甚至影响交期，吴迎帆解释，客户需要掌握机台的使用状况，以及换刀具的最佳时机，在刀具尚未完全损坏前就先进行汰换，避免临时停机的窘境。

　　图四 : 高圣精密从单纯锯床设备的提供者，开始转型成为针对设备进行健康预测的服务提供商。(Source：Youtube)

　　这些针对机台设备的预测即是来自于大数据的支持，借由多个传感器的监控，可以对搜集得来的数据信息进行分析与研究，找出设备即将故障的时机，将原先不可预测的情况变成可视性。

　　对台湾地区企业而言，虽然在市场规模或政府支持上不如其他国家或地区来的更有利，但不容忽视的是，台湾地区产业拥有丝毫不逊色的实力。各国制造皆有所擅长的优势，就像人生各有所长，因此找出自身特点与价值，才能在这场工业4.0的竞逐中逐渐找出一条走得踏实的路。