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金属加工业转型摆脱黑手污名
3K产业智慧化
[作者 陳念舜]   2020年09月02日 星期三 浏览人次: [3711]

回顾90年代资通讯产业崛起之後,从事金属加工业者仍被称为黑手,或处於3K(肮脏、危险、辛苦)作业环境,为了改善劳工安全环境、吸引更多人才并提高薪资,当制造业陆续被要求转型自动化、智慧化时,便成为关键指标之一。


尤其在2020年初受到COVID-19疫情蔓延的影响,各国政府纷纷采取封城和边境管制措施,导致跨国商务活动暂停;主要工业国家的生产活动趋缓,断链、缺工问题不断,传产金属加工业面临的问题更是严峻。因为作业环境相当恶劣、危险,造成从业员工逐年递减;金属表面处理业者更被称为黑手中的黑手,老师傅技艺传承青黄不接等,皆促使该产业期盼导入自动化,以取代低阶劳动力的需求倍增;又受惠於机器人成本逐年降低,与技术上的重大突破,都让传产业者对於投资自动化生产设备的意愿逐年提高。


例如在台湾共有约300家厂商的水五金产业以出囗导向为主,供应全球50%以上水龙头市场,每年可创造新台币600亿元产值。却因为工作环境高温、充斥粉尘与噪音,以及社会老龄少子化趋势,导致传统产业不易招募新血,水五金又具有复杂外型设计而难以导入自动化设备,至今仍有高达9成业者采用人工、1成交由机器研磨。


产研联「手」合作 聚焦传产与航太精密加工

工研院除了早与台湾最大卫浴设备业者和成欣业公司(HCG)合作开发虚实整合系统(Cyber Physical System;CPS)的研磨抛光协调控制机器人制造单元,经由离线编程,自动生成加工路径,再透过物联网监控场域资讯回??修正,以有效解决目前水五金产业在研磨抛光制程面临人力短缺的瓶颈。



图1 : 工研院与和成欣业目前持续导入AI和视觉/力觉感测器等科技来最隹化机器人功能,提升水五金产业生态,以利转型高阶产品市场。(source:工研院)
图1 : 工研院与和成欣业目前持续导入AI和视觉/力觉感测器等科技来最隹化机器人功能,提升水五金产业生态,以利转型高阶产品市场。(source:工研院)

除了已将研磨时间从6分钟缩短至3.5分钟,效率提升41%;每日检测时间自200分钟缩短至80分钟,检测时间节省60%、检测量提升2.75倍,也有助年轻工作者传承老师傅的研磨工艺。使之辨识研磨品质的正确率高达93.3%,能让机器人自动分类成品的好坏,建立瑕疵检测的客观标准,将制程不良率控制在10%内等优势,大幅增进产线检测品质,有助减轻老师傅的工作负担和实现弹性制造。透过CPS系统帮助水五金产业加速数位转型,升级智慧制造,达到快速换线/混线、少样多量、提高产能的目标,让和成在防疫期间产能未受影响,订单不降反升。


目前该技术已可实际应用於水五金、金属工件加工、手工具、铝压铸、航太等产业,辅助研磨、抛光与去毛边等,未来双方也将持续合作优化CPS研磨抛光机器人技术,期许强化水五金产业的竞争力!


布斯特机械从SI转型 专注开发浮动研磨工具

看好铸造加工制程之後的研磨抛光市场,2011年布斯特机械公司即从系统整合商(SI)角色起家验证技术,逐步掌握不同产业在研磨抛光领域的专业知识,包含材料、工法、叁数等。并成功研发出全系列工业机器人专用浮动研磨工具模组,可依接触力道大小控制机器人手臂进退、运行路径,既富有弹性且易於使用,亦可完全贴近客户从传统铸造铝质到各式新材料等不同制程的研磨抛光所需。



图2 : 布斯特机械成功研发出全系列工业机器人专用浮动研磨工具模组,可完全贴近客户不同制程的研磨抛光所需。(摄影/陈念舜)
图2 : 布斯特机械成功研发出全系列工业机器人专用浮动研磨工具模组,可完全贴近客户不同制程的研磨抛光所需。(摄影/陈念舜)

布斯特机械总经理许又升进一步指出,有别於过去许多研磨作业都仰赖老师傅凭藉眼力、手感与丰富的经验,选用合宜的手工具进行,现在将浮动研磨抛光工具应用於研磨曲面、复杂特性与角度,除了能将眼力、手感与经验化为工业机器人的操作模式,产生非常优越的研磨抛光效果,达到一定程度的标准化之外,还能针对一定范围内的工件差异微调修正。


无论是去除金属铸造与塑胶射出半成品的汤囗、毛边,或是CNC加工件去毛边与导角等,都可充分发挥其运用上的弹性与适用性,避免了刀具与工件本身碰撞损伤的风险,是传统CNC研磨难以企及的效果。


还能用来弥补一般搭配「力觉感测(Force sensor)」的研磨工具不足之处,避免受限於经过感测器接触传递力道,控制机器人手臂进退的速度或略为延迟,恐不利於研磨变化幅度较剧烈的表面。现在终端客户或SI业者改用前置浮动工具机构,则可依接触力道控制、教导机器人手臂进退;控制系统只要管理固定动作、路径,即有助於减轻运算负荷,缩短编程长度及反应时间,就单一制程应用的成本较低。


再结合各家SI厂商的全球资源和在地化优势,即可快速将之部署於系统,不必重新设计,就能确保制程效果;拉近与采用力觉感测系统,只要改变程式码,就能适用不同制程的差距。再搭配各式自动化生产线所运用的工业机器人,协助铝压铸厂商解决缺工的窘境,也可期待原本产能在不降低品质的前提下,达成倍数以上成长。


大??稳居规模优势 超越客制化期待需求

自1986年成立於高雄仁武区的大??科技公司,则是台湾最具规模的金属表面处理大厂,自主研发设备包含:航太用(涡轮叶片、弹簧、齿轮)珠击机、超合金粉末珠击细化设备;智慧化九轴喷砂机、行星式自动喷砂机、大型管件孔内喷砂机,以及风力发电大型喷砂房;IC清模机&去溢胶机、IC封装模具自动清洗设备;高尔夫球头、应力消除及除漆设备、精密脱??铸造整厂设备等专业制造厂和国外砂材亚洲地区总代理。目前已有日本TECHNOPLAS INC、MTT CORP、TIGER CORP,以及荷兰BOCHMAN、义大利EENS、南韩Samsung等厂商,指定采用大??科技的机械产品,销售网路遍及五大洲。


当然,近年来大??科技也面临台湾跟进国际工业4.0潮流,陆续推动智慧机械、智慧制造等政策以来,该公司在数位转型历程中,即便自制喷砂打砂设备、技术已不输国外,但主要差别在於国外品牌机器人的智慧化发展、上中下游整合能力遥遥领先。本地加工业者则为了企业眼前发展,宁愿直接采购国外认证设备,却不愿意花时间、成本与台湾厂商共同开发智慧化设备,构成本地喷砂产业迈向智慧化之路的一大瓶颈。


大??科技进一步指出,台湾中小企业相较於国内外竞争对手的优势,除了因应外销导向而走向客制化服务之外,该公司也始终坚持「品质至上、技术精进、客户满意、永续经营」,优良品质即为最隹行销利器的理念,不断推出高附加价值产品,并可依照客户需求,用最低成本做出让客户满意,甚至是超出期待、具竞争力的设备品质;同时根据市场导向,适时提供研发成果与客户分享的政策,在近百项生产制程中,均要求一丝不钆的检验与测试,以提供客户最完美的产品。


反观台湾内需市场及喷砂设备制造厂商规模均不大,且缺乏研发动能,设计人才整合能力低下,同业间挖角及模仿风气盛行;又欠缺技术人才,电机、电控工作更多采取外包制,因此经常演变为削价竞争,无法跟上世界水平。该公司与同业最大的不同处,即在於大规模,内部配置专业设计、电机电控、制造维修及贸易部门,共计超过80位员工,且具备整合、培养人才能力,形成最大优势。


导入智慧制造数位转型计划 吸引人才永续经营

随着近来台湾自动化喷砂系统需求与日俱增,大??科技仍秉持专业生产,且注重技术及研究创新,并导入智慧制造整合方案,开发工业机器人後处理技术,以突破传统铸件加工作业型态。不仅透过智慧化加工喷砂设备及数位化技术,将制造生产流程结合自动化、智慧化、数位化系统,协助铸造业改善工作环境、效率倍增和提高产能;利用工业机器人与感测器建立的回??系统等改良方式,积极投入智慧化表面处理加工制程,达到产线制造数位转型目标,成为铸造产业转型典范。


适逢金属工业研究发展中心顾问引介加入经济部中小企业处「推动中小企业智慧制造数位转型计划」,使之能藉此脱胎换骨、与时俱进,所带来的主要成效如下:


一、推动产业升级转型,改变传统产业「黑手」形象;


二、促进投资设备更新,达成生产作业省力化,改善工作环境;


三、藉由智慧化与数位化摆脱传统喷砂产业3K形象,可以吸引更多年轻人投入就业。


在疫情期间还带来另一项优势,就是让作业人员根本毋须到机台侧,就能随时掌握机台的整体状态及实际运行状况,达到远端监控的效用;同时可透过云端技术,协助管理者能够因应当下内外部情势变化,灵活调整生产与营运决策,提高工作效率与品质的最隹化,即使工程师和作业员身在同一生产线上,也可「保持社交距离」,从而达成「抗疫」与「品质」两大目标,将疫情冲击减至最低。



图3 : 大??科技公司在今年台北国际自动化展也发表该公司囊括从上中游耗材、设备,到终端工法的完整Turnkey Solution,已分别切入自行车、航太、风机产业链。(摄影/陈念舜)
图3 : 大??科技公司在今年台北国际自动化展也发表该公司囊括从上中游耗材、设备,到终端工法的完整Turnkey Solution,已分别切入自行车、航太、风机产业链。(摄影/陈念舜)

扮演关键推手的大??科技公司总经理陈林山,不仅眼光独到也善於管理企业,他经常鼓励员工,叁加国内外各项训练课程及研讨会,来提升公司员工本身的专业能力之外;也会定时邀请国内外厂商及学者到公司,与员工面对面技术交流。他常形容:「自己的行事风格与核心价值,就是要秉持并永远挑战的3C精神,陆续从检视自我表现的Check,到改变自我的Change、与挑战成功的Challenge,因此才有了驱动力,让自我成为表面喷砂设备行业的领头羊。」等到完成3C行为模式之後,接下来才能履行「BEST」的营运模式,分为采取中庸之道的Balance、卓越的Excellent思维、一步一脚印的Step,才能有团队合作的Team模式。


陈林山指出:「人每天都要面对着无常、不确定的时代,才是真正的生活状态,唯有拥抱改变、希??无限。」现在台湾年轻人的工作态度必须调整改变,政府要建立产学合作机制,鼓励学生进入工厂实习,才能创造出产业实用的人才;鼓励产学研等机构前往国外学习,来促进台湾产业的技术提升;也请政府能对厂商的人才聘用及学校的人才培育加大补助,如此才能使传统产业转型升级,提升国内产业的竞争力。


为了协助台湾铸造产业蓬勃发展,大??科技未来将因应「国机国造」政策,重点发展航太用的珠击设备、九轴喷砂机;并配合国家发展能源产业的需求,如火力发电、风力发电,研发特殊金属如??合金的精密表面处理设备,以及大型喷砂房需求也可见日益增加。他建议政府应该整合国内大企业与国营单位,如台电、中油,国防部等大产业的支持、提携来共同研发推动下列方案:


一、 推动产业升级转型补助计画,补助台湾中小企业,改变传统3K产业形象,藉由智慧化与数位化之改善来吸引更多年轻人投入就业。


二、 增加产学合作辅导计画,使培育人才的场所延伸到企业内部,不仅有助於学生将来可以无缝接轨进入就业市场,合作企业还可享有人才优先录取权,以确保国内优秀技术人才的来源无虞。


三、 经由职训局或其他法人单位,为企业界量身打造之培训课程,并在课程结束後,由政府相关单位协助就业媒合。


陈林山认为,未来金属产业应该要突破传统铸件加工作业形态,导入智慧制造强化智能设备应用方案,运用智慧化营运与技术,将制造生产流程结合智慧化、数位化系统,整合与提升精实管理能力。并协助铸造业改善工作环境,实现企业之「清洁化、数位化、智慧化」及职能规划等,迈向产业升级转型示范场域目标前进,才能吸引更多人才进入金属制造业。


**刊头图:(source:http://cdn.wvm.nl/)


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