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金屬加工業轉型擺脫黑手污名
3K產業智慧化
[作者 陳念舜]   2020年09月02日 星期三 瀏覽人次: [3707]

回顧90年代資通訊產業崛起之後,從事金屬加工業者仍被稱為黑手,或處於3K(骯髒,危險,辛苦)作業環境,為了改善勞工安全環境、吸引更多人才並提高薪資,當製造業陸續被要求轉型自動化、智慧化時,便成為關鍵指標之一。


尤其在2020年初受到COVID-19疫情蔓延的影響,各國政府紛紛採取封城和邊境管制措施,導致跨國商務活動暫停;主要工業國家的生產活動趨緩,斷鏈、缺工問題不斷,傳產金屬加工業面臨的問題更是嚴峻。因為作業環境相當惡劣、危險,造成從業員工逐年遞減;金屬表面處理業者更被稱為黑手中的黑手,老師傅技藝傳承青黃不接等,皆促使該產業期盼導入自動化,以取代低階勞動力的需求倍增;又受惠於機器人成本逐年降低,與技術上的重大突破,都讓傳產業者對於投資自動化生產設備的意願逐年提高。


例如在台灣共有約300家廠商的水五金產業以出口導向為主,供應全球50%以上水龍頭市場,每年可創造新台幣600億元產值。卻因為工作環境高溫、充斥粉塵與噪音,以及社會老齡少子化趨勢,導致傳統產業不易招募新血,水五金又具有複雜外型設計而難以導入自動化設備,至今仍有高達9成業者採用人工、1成交由機器研磨。


產研聯「手」合作 聚焦傳產與航太精密加工

工研院除了早與台灣最大衛浴設備業者和成欣業公司(HCG)合作開發虛實整合系統(Cyber Physical System;CPS)的研磨拋光協調控制機器人製造單元,經由離線編程,自動生成加工路徑,再透過物聯網監控場域資訊回饋修正,以有效解決目前水五金產業在研磨拋光製程面臨人力短缺的瓶頸。



圖1 : 工研院與和成欣業目前持續導入AI和視覺/力覺感測器等科技來最佳化機器人功能,提升水五金產業生態,以利轉型高階產品市場。(source:工研院)
圖1 : 工研院與和成欣業目前持續導入AI和視覺/力覺感測器等科技來最佳化機器人功能,提升水五金產業生態,以利轉型高階產品市場。(source:工研院)

除了已將研磨時間從6分鐘縮短至3.5分鐘,效率提升41%;每日檢測時間自200分鐘縮短至80分鐘,檢測時間節省60%、檢測量提升2.75倍,也有助年輕工作者傳承老師傅的研磨工藝。使之辨識研磨品質的正確率高達93.3%,能讓機器人自動分類成品的好壞,建立瑕疵檢測的客觀標準,將製程不良率控制在10%內等優勢,大幅增進產線檢測品質,有助減輕老師傅的工作負擔和實現彈性製造。透過CPS系統幫助水五金產業加速數位轉型,升級智慧製造,達到快速換線/混線、少樣多量、提高產能的目標,讓和成在防疫期間產能未受影響,訂單不降反升。


目前該技術已可實際應用於水五金、金屬工件加工、手工具、鋁壓鑄、航太等產業,輔助研磨、拋光與去毛邊等,未來雙方也將持續合作優化CPS研磨拋光機器人技術,期許強化水五金產業的競爭力!


布斯特機械從SI轉型 專注開發浮動研磨工具

看好鑄造加工製程之後的研磨拋光市場,2011年布斯特機械公司即從系統整合商(SI)角色起家驗證技術,逐步掌握不同產業在研磨拋光領域的專業知識,包含材料、工法、參數等。並成功研發出全系列工業機器人專用浮動研磨工具模組,可依接觸力道大小控制機器人手臂進退、運行路徑,既富有彈性且易於使用,亦可完全貼近客戶從傳統鑄造鋁質到各式新材料等不同製程的研磨拋光所需。



圖2 : 布斯特機械成功研發出全系列工業機器人專用浮動研磨工具模組,可完全貼近客戶不同製程的研磨拋光所需。(攝影/陳念舜)
圖2 : 布斯特機械成功研發出全系列工業機器人專用浮動研磨工具模組,可完全貼近客戶不同製程的研磨拋光所需。(攝影/陳念舜)

布斯特機械總經理許又升進一步指出,有別於過去許多研磨作業都仰賴老師傅憑藉眼力、手感與豐富的經驗,選用合宜的手工具進行,現在將浮動研磨拋光工具應用於研磨曲面、複雜特性與角度,除了能將眼力、手感與經驗化為工業機器人的操作模式,產生非常優越的研磨拋光效果,達到一定程度的標準化之外,還能針對一定範圍內的工件差異微調修正。


無論是去除金屬鑄造與塑膠射出半成品的湯口、毛邊,或是CNC加工件去毛邊與導角等,都可充分發揮其運用上的彈性與適用性,避免了刀具與工件本身碰撞損傷的風險,是傳統CNC研磨難以企及的效果。


還能用來彌補一般搭配「力覺感測(Force sensor)」的研磨工具不足之處,避免受限於經過感測器接觸傳遞力道,控制機器人手臂進退的速度或略為延遲,恐不利於研磨變化幅度較劇烈的表面。現在終端客戶或SI業者改用前置浮動工具機構,則可依接觸力道控制、教導機器人手臂進退;控制系統只要管理固定動作、路徑,即有助於減輕運算負荷,縮短編程長度及反應時間,就單一製程應用的成本較低。


再結合各家SI廠商的全球資源和在地化優勢,即可快速將之部署於系統,不必重新設計,就能確保製程效果;拉近與採用力覺感測系統,只要改變程式碼,就能適用不同製程的差距。再搭配各式自動化生產線所運用的工業機器人,協助鋁壓鑄廠商解決缺工的窘境,也可期待原本產能在不降低品質的前提下,達成倍數以上成長。


大鎪穩居規模優勢 超越客製化期待需求

自1986年成立於高雄仁武區的大鎪科技公司,則是台灣最具規模的金屬表面處理大廠,自主研發設備包含:航太用(渦輪葉片、彈簧、齒輪)珠擊機、超合金粉末珠擊細化設備;智慧化九軸噴砂機、行星式自動噴砂機、大型管件孔內噴砂機,以及風力發電大型噴砂房;IC清模機&去溢膠機、IC封裝模具自動清洗設備;高爾夫球頭、應力消除及除漆設備、精密脫腊鑄造整廠設備等專業製造廠和國外砂材亞洲地區總代理。目前已有日本TECHNOPLAS INC、MTT CORP、TIGER CORP,以及荷蘭BOCHMAN、義大利EENS、南韓Samsung等廠商,指定採用大鎪科技的機械產品,銷售網路遍及五大洲。


當然,近年來大鎪科技也面臨台灣跟進國際工業4.0潮流,陸續推動智慧機械、智慧製造等政策以來,該公司在數位轉型歷程中,即便自製噴砂打砂設備、技術已不輸國外,但主要差別在於國外品牌機器人的智慧化發展、上中下游整合能力遙遙領先。本地加工業者則為了企業眼前發展,寧願直接採購國外認證設備,卻不願意花時間、成本與台灣廠商共同開發智慧化設備,構成本地噴砂產業邁向智慧化之路的一大瓶頸。


大鎪科技進一步指出,台灣中小企業相較於國內外競爭對手的優勢,除了因應外銷導向而走向客製化服務之外,該公司也始終堅持「品質至上、技術精進、客戶滿意、永續經營」,優良品質即為最佳行銷利器的理念,不斷推出高附加價值產品,並可依照客戶需求,用最低成本做出讓客戶滿意,甚至是超出期待、具競爭力的設備品質;同時根據市場導向,適時提供研發成果與客戶分享的政策,在近百項生產製程中,均要求一絲不茍的檢驗與測試,以提供客戶最完美的產品。


反觀台灣內需市場及噴砂設備製造廠商規模均不大,且缺乏研發動能,設計人才整合能力低下,同業間挖角及模仿風氣盛行;又欠缺技術人才,電機、電控工作更多採取外包制,因此經常演變為削價競爭,無法跟上世界水平。該公司與同業最大的不同處,即在於大規模,內部配置專業設計、電機電控、製造維修及貿易部門,共計超過80位員工,且具備整合、培養人才能力,形成最大優勢。


導入智慧製造數位轉型計劃 吸引人才永續經營

隨著近來台灣自動化噴砂系統需求與日俱增,大鎪科技仍秉持專業生產,且注重技術及研究創新,並導入智慧製造整合方案,開發工業機器人後處理技術,以突破傳統鑄件加工作業型態。不僅透過智慧化加工噴砂設備及數位化技術,將製造生產流程結合自動化、智慧化、數位化系統,協助鑄造業改善工作環境、效率倍增和提高產能;利用工業機器人與感測器建立的回饋系統等改良方式,積極投入智慧化表面處理加工製程,達到產線製造數位轉型目標,成為鑄造產業轉型典範。


適逢金屬工業研究發展中心顧問引介加入經濟部中小企業處「推動中小企業智慧製造數位轉型計劃」,使之能藉此脫胎換骨、與時俱進,所帶來的主要成效如下:


一、推動產業升級轉型,改變傳統產業「黑手」形象;


二、促進投資設備更新,達成生產作業省力化,改善工作環境;


三、藉由智慧化與數位化擺脫傳統噴砂產業3K形象,可以吸引更多年輕人投入就業。


在疫情期間還帶來另一項優勢,就是讓作業人員根本毋須到機台側,就能隨時掌握機台的整體狀態及實際運行狀況,達到遠端監控的效用;同時可透過雲端技術,協助管理者能夠因應當下內外部情勢變化,靈活調整生產與營運決策,提高工作效率與品質的最佳化,即使工程師和作業員身在同一生產線上,也可「保持社交距離」,從而達成「抗疫」與「品質」兩大目標,將疫情衝擊減至最低。



圖3 : 大鎪科技公司在今年台北國際自動化展也發表該公司囊括從上中游耗材、設備,到終端工法的完整Turnkey Solution,已分別切入自行車、航太、風機產業鏈。(攝影/陳念舜)
圖3 : 大鎪科技公司在今年台北國際自動化展也發表該公司囊括從上中游耗材、設備,到終端工法的完整Turnkey Solution,已分別切入自行車、航太、風機產業鏈。(攝影/陳念舜)

扮演關鍵推手的大鎪科技公司總經理陳林山,不僅眼光獨到也善於管理企業,他經常鼓勵員工,參加國內外各項訓練課程及研討會,來提升公司員工本身的專業能力之外;也會定時邀請國內外廠商及學者到公司,與員工面對面技術交流。他常形容:「自己的行事風格與核心價值,就是要秉持並永遠挑戰的3C精神,陸續從檢視自我表現的Check,到改變自我的Change、與挑戰成功的Challenge,因此才有了驅動力,讓自我成為表面噴砂設備行業的領頭羊。」等到完成3C行為模式之後,接下來才能履行「BEST」的營運模式,分為採取中庸之道的Balance、卓越的Excellent思維、一步一腳印的Step,才能有團隊合作的Team模式。


陳林山指出:「人每天都要面對著無常、不確定的時代,才是真正的生活狀態,唯有擁抱改變、希望無限。」現在台灣年輕人的工作態度必須調整改變,政府要建立產學合作機制,鼓勵學生進入工廠實習,才能創造出產業實用的人才;鼓勵產學研等機構前往國外學習,來促進台灣產業的技術提升;也請政府能對廠商的人才聘用及學校的人才培育加大補助,如此才能使傳統產業轉型升級,提升國內產業的競爭力。


為了協助台灣鑄造產業蓬勃發展,大鎪科技未來將因應「國機國造」政策,重點發展航太用的珠擊設備、九軸噴砂機;並配合國家發展能源產業的需求,如火力發電、風力發電,研發特殊金屬如鈦合金的精密表面處理設備,以及大型噴砂房需求也可見日益增加。他建議政府應該整合國內大企業與國營單位,如台電、中油,國防部等大產業的支持、提攜來共同研發推動下列方案:


一、 推動產業升級轉型補助計畫,補助台灣中小企業,改變傳統3K產業形象,藉由智慧化與數位化之改善來吸引更多年輕人投入就業。


二、 增加產學合作輔導計畫,使培育人才的場所延伸到企業內部,不僅有助於學生將來可以無縫接軌進入就業市場,合作企業還可享有人才優先錄取權,以確保國內優秀技術人才的來源無虞。


三、 經由職訓局或其他法人單位,為企業界量身打造之培訓課程,並在課程結束後,由政府相關單位協助就業媒合。


陳林山認為,未來金屬產業應該要突破傳統鑄件加工作業形態,導入智慧製造強化智能設備應用方案,運用智慧化營運與技術,將製造生產流程結合智慧化、數位化系統,整合與提升精實管理能力。並協助鑄造業改善工作環境,實現企業之「清潔化、數位化、智慧化」及職能規劃等,邁向產業升級轉型示範場域目標前進,才能吸引更多人才進入金屬製造業。


**刊頭圖:(source:http://cdn.wvm.nl/)


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