技 術 創 新 服 務 貼 心 從 製 造 到 智 造 談 的 發 展 與 趨 勢 Hi Hsiao, Jen Chung 蕭 仁 忠 Division Director 處 長 Robotic Automation Division Precision Machinery Research and Development Center (PMC) 2012 PMC ( 財 ) 精 密 機 械 研 究 發 展 中 心 大 綱 製 造 業 發 展 趨 勢 發 展 產 業 的 重 要 性 未 來 的 重 大 課 題 PMC 發 展 之 關 鍵 技 術 1 1
我 國 機 械 設 備 產 業 發 展 現 況 一 產 業 基 本 資 料 (2014 年 ) 二 廠 商 分 佈 北 部 (40.5%) 產 值 : 新 台 幣 9,853 億 元 內 外 銷 比 例 : 外 銷 :64%, 內 銷 :36% 廠 商 家 數 :16,490 家 從 業 人 員 :276,227 人 中 小 企 業 比 率 高 達 : 90% 三 產 品 比 重 中 部 (40.6%) 南 部 (18.7%) 四 國 際 地 位 東 部 (0.2%) 資 料 來 源 : 經 濟 部 統 計 處 (2013) 資 料 來 源 : 海 關 進 出 口 統 計 月 報, 機 械 公 會, 經 濟 部 統 計 處,PMC 整 理 2013 年 台 灣 出 口 排 名 排 名 比 重 (%) 工 具 機 4 7.5 橡 塑 膠 機 械 6 5.4 針 織 機 械 5 6.2 木 工 機 械 4 8.7 工 具 機 零 組 件 7 4.8 滾 珠 或 滾 子 螺 桿 8 3.8 2 製 造 業 全 球 發 展 趨 勢 及 推 動 政 策 資 訊 消 費 革 命 : 因 網 路 資 訊 發 達, 使 產 品 壽 命 加 速 縮 短, 少 量 多 樣 及 客 製 化 成 為 主 流 亞 洲 缺 工 問 題 : 中 國 大 陸 日 本 台 灣 等 面 臨 少 子 化 老 年 化, 造 成 製 造 業 生 態 轉 變 及 台 商 製 造 業 升 級 的 壓 力 歐 美 再 工 業 化 : 美 國 德 國 為 保 持 世 界 製 造 強 權 地 位, 相 繼 推 出 製 造 業 升 級 計 畫 資 料 來 源 :MOEAIDB 3 2
機 械 設 備 產 業 發 展 策 略 - 生 產 力 4.0 透 過 物 聯 網 將 生 產 資 訊 數 位 化, 並 延 伸 至 機 器 端 形 成 機 聯 網, 再 藉 由 系 統 管 理 巨 量 資 料 ( 製 造 + 服 務 ) 技 術 及 精 實 管 理, 達 成 聯 網 服 務 製 造 系 統 之 創 新 營 運 模 式 備 註 :1. JIT (Just In Time) ; SCM (Supply Chain Management) 2. PLM (Product Lifecycle Management) ; MES (Manufacturing Execution System) 4 智 慧 工 廠 的 關 鍵 課 題 現 今 工 廠 (Today s Factory) 智 慧 工 廠 (Smart Factory) 大 數 據 來 源 (Data source) 關 鍵 特 性 (Key attributes) 關 鍵 技 術 (Key technologies) 關 鍵 特 性 (Key attributes) 關 鍵 技 術 (Key technologies) 零 組 件 (Component) 感 測 器 (Sensor) 精 度 (Precision) 智 慧 感 測 器 和 故 障 檢 測 (Smart Sensors and Fault Detection) 自 我 意 識 自 我 預 測 (Self-Aware Self-Predict) 退 化 監 測 與 剩 餘 有 效 壽 命 預 測 (Degradation Monitoring & Remaining Useful Life Prediction) 機 台 (Machine) 控 制 器 (Controller) 生 產 性 能 效 能 ( 質 量 產 量 ) (Producibility & Performance (Quality and throughput)) 條 件 狀 態 下 的 監 測 與 診 斷 (Condition-based Monitoring & Diagnostics) 自 我 意 識 自 我 預 測 自 我 比 對 (Self-Aware Self-Predict Self-Compare) t oug put)) Self Compare) 健 康 監 測 時 間 預 測 Up Time with Predictive Health Monitoring 生 產 系 統 (Production System) 網 路 生 產 製 造 系 統 (Networked manufacturing system) 生 產 率 與 整 體 設 備 效 率 (OEE) (Productivity & OEE) 精 實 生 產 : 工 作 和 減 少 廢 品 (Lean Operations: Work and Waste Reduction) 自 我 配 置 自 我 維 護 自 我 組 織 (Self-Configure Self-Maintain Self-Organize) 無 擾 生 產 率 (Worry-free Productivity) 資 料 來 源 :Jay Lee, Germany Harting Tech New 26, 2013 ; PMC 整 理 5 3
高 度 彈 性 生 產 的 未 來 情 境 汽 車 零 組 件 生 產 系 統 : 可 彈 性 生 產 具 備 相 同 製 程 類 別 ( 工 種 ) 流 程 工 序 不 同 的 產 品 ( 如 : 保 險 桿 引 擎 車 用 電 子 產 品 等 ) 整 廠 監 控 系 統 上 層 系 統 : 監 控 整 廠 稼 動 率 Cloud Connected to every machine and actuated module 不 良 品 通 道 工 具 機 2 : 每 加 工 一 件 要 多 花 成 本 工 具 機 1 : 刀 具 只 能 再 加 工 200 件 進 入 通 道 Cutter Location 1 Cutter Location 2 Cutter Location 3 NC Code 1 NC Code 2 Machine 1 健 康 狀 態 Machine 2 健 康 狀 態 Machine 3 健 康 狀 態 Machine 4 健 康 狀 態 產 品 A : 我 第 一 步 要 粗 切 削 RFID:063001 工 具 機 3 : 主 軸 異 常, 已 通 知 維 修 人 員 處 理 刀 具 倉 儲 系 統 1 把 流 道 上 已 經 完 成 的 產 品 / 或 不 良 品 提 早 送 至 出 口 的 手 臂 ( 倒 吊 ) 刀 具 倉 儲 系 統 2 RFID:063002 RFID:063003 工 具 機 4 : 換 我 來 代 替 你 加 工 工 具 機 5 : 目 前 加 工 效 能 100% 備 料 : 我 來 補 料 了! 產 出 通 道 工 具 機 7: 已 加 工 500 件 工 具 機 6 : 加 工 時 間 剩 下 3 分 鐘 6 大 綱 製 造 業 發 展 趨 勢 發 展 產 業 的 重 要 性 未 來 的 重 大 課 題 PMC 發 展 之 關 鍵 技 術 7 4
全 球 人 口 年 齡 變 化 推 移 不 管 全 球 還 是 台 灣, 人 口 邁 向 少 子 化 高 齡 化 是 無 法 避 免 的 趨 勢 台 灣 男 女 人 口 年 齡 比 例 推 移 全 球 主 要 國 家 高 齡 人 口 比 例 推 移 台 灣 人 口 年 齡 比 例 推 移 8 全 球 人 口 變 化 後 的 挑 戰 未 來 重 要 課 題 : 勞 動 力 不 足 與 老 人 照 護 需 求 必 然 是 需 要 面 對 的 議 題 思 考 1: 青 壯 世 代 未 來 需 要 甚 麼 幫 忙? 思 考 2: 經 濟 發 展 需 要 甚 麼 元 素 支 撐? 智 慧 會 是 可 能 的 解 決 方 案? 老 人 安 養 照 護? 工 作? 台 灣 每 百 位 工 作 年 齡 (15-64 歲 ) 人 口 所 需 負 擔 之 總 依 賴 人 口 變 動 趨 勢 資 料 來 源 : 行 政 院 經 濟 建 設 委 員 會 (2012/07/23) 扶 養 小 孩 青 壯 世 代 9 5
智 慧 未 來 的 角 色 提 早 離 開 職 場 高 齡 化 社 會 勞 動 市 場 勞 動 力 短 缺 現 在 情 境 未 來 情 境 服 務 應 用 誰 來 陪 伴 照 顧 親 人? 陪 伴 與 照 護 智 慧 將 扮 演 更 重 要 的 角 色 勞 動 來 源 減 少 少 子 化 趨 勢 延 緩 進 入 職 場 誰 來 支 撐 生 產? 工 業 應 用 與 人 協 同 作 業 10 對 台 灣 的 重 要 性 臺 灣 產 業 面 臨 的 挑 戰 : 天 然 資 源 少 設 計 製 程 技 術 導 向 內 需 市 場 有 限 重 視 外 銷 市 場 產 業 專 業 分 工 細 生 產 製 程 變 化 多 製 造 業 根 留 臺 灣 人 力 空 間 需 求 滿 足 全 球 市 場 趨 勢 : 產 品 少 量 多 樣 產 品 開 發 週 期 縮 短 高 質 感 消 費 要 求 傳 統 製 造 業 的 特 點 : 高 勞 力 密 集 生 產 效 率 可 靠 度 提 升 不 易 生 產 製 程 較 單 一 制 式 空 間 利 用 率 中 下 產 業 革 新 智 動 化 導 入 先 進 製 造 趨 勢 : 技 術 密 集 生 產 效 率 可 靠 度 穩 定 易 提 升 生 產 具 彈 性, 可 快 速 變 換 空 間 利 用 率 高 優 勢 : 作 業 彈 性 靈 活 度 高 需 求 空 間 小 單 純 作 業 穩 定 度 高 11 6
對 台 灣 的 重 要 性 為 機 械 機 電 控 制 軟 體 高 度 整 合 之 高 階 技 術 產 品 強 化 產 品 自 主 性 : 掌 握 技 術 與 產 品 生 產 自 主 性, 進 而 發 展 適 用 於 臺 灣 產 業 製 程 需 求 之 整 合 應 用 產 品 充 分 運 用 國 內 供 應 鏈 優 勢 : 在 地 生 產 具 備 便 利 成 本 優 勢, 同 時 提 高 相 關 供 應 鏈 產 業 產 值 提 高 就 業 率 : 增 加 專 業 技 術 人 才 就 業 機 會 減 少 生 產 障 礙 : 避 免 產 品 市 場 受 國 外 業 者 箝 制 生 產 具 聚 落 成 本 優 勢 軟 硬 體 實 力 具 全 球 競 爭 力 帶 動 相 關 產 業 產 值 就 業 提 升 客 製 化 彈 性 高 產 品 服 務 較 全 面 促 進 技 術 人 才 培 育 深 化 整 合 應 用 於 金 屬 加 工 之 案 例 導 入 前 導 入 後 鋼 材 分 段 加 工, 產 線 龐 大 分 站 加 工 耗 時 長, 操 作 繁 瑣 設 備 空 間 減 少 2/3 (47m 16m) 精 密 機 械 聚 落 優 勢 專 業 技 術 人 才 投 入 ( 芳 德 鑄 鋁 增 加 研 發 維 修 人 力 100 人 ) 47 公 尺 自 動 化 型 鋼 加 工 生 產 線 ( 示 意 ) 加 工 時 間 縮 短 2/3 (3 站 1 站 ) 人 員 效 率 提 升 3 倍 ( 操 作 時 數 減 少 ) 多 軸 機 械 手 臂 導 入 型 鋼 加 工 生 產 12 工 業 用 使 用 密 度 相 較 於 先 進 工 業 國 家, 台 灣 在 工 業 用 使 用 密 度 124 台 / 萬 勞 工, 欲 成 為 高 階 高 值 化 製 造 業 產 品 國, 應 持 續 強 化 工 業 之 應 用 導 入 2012 年 全 球 每 萬 名 勞 工 工 業 用 導 入 平 均 數 量 為 58 台 自 2011 年 起, 韓 國 成 為 全 球 工 業 用 機 器 人 平 均 裝 置 最 高 的 國 家 以 汽 車 產 業 來 看, 全 球 汽 車 產 業 強 國 之 工 業 用 平 均 裝 置 數 量 超 過 每 萬 人 1,000 台 ( 如 日 本 (1,562), 法 國 (1,137), 德 國 (1,133), 美 國 (1,091), 義 大 利 (1,090)) 汽 車 產 業 之 外, 高 階 高 值 製 造 業 產 品 出 口 國 之 平 均 裝 置 數 量 超 過 每 萬 人 140 台 ( 如 日 本 (219), 韓 國 (302), 德 國 (147) 年 分 國 家 2010 2011 2012 韓 國 294 694 355 839 396 936 224 271 302 日 本 324 1,646 332 1,584 332 1,562 204 216 219 德 國 263 1,101 270 1,139 273 1,133 140 143 147 美 國 130 1,104 135 1,103 141 1,091 69 72 76 台 灣 107 441 114 470 124 512 85 90 96 中 國 15 131 18 169 23 213 表 格 屬 性 說 明 : 7 9 11 整 體 產 業 汽 車 產 業 非 汽 車 產 業 圖 表 :2010-2012 各 國 每 萬 名 勞 工 工 業 用 導 入 數 量 資 料 來 源 :IFR world robotics 2013 13 7
發 展 產 業 與 勞 工 就 業 的 關 係 整 體 來 看, 使 用 會 增 加 未 來 的 工 作 機 會 IFR 統 計 資 料 顯 示, 各 國 工 業 用 裝 置 密 度 成 長, 與 失 業 率 的 變 化 無 直 接 影 響 市 場 研 究 公 司 Metra Martech 提 出, 工 業 用 對 於 就 業 有 積 極 的 正 面 影 響 力 2008 到 2011 年, 全 球 產 業 因 導 入 工 業 用, 增 加 了 50~75 萬 個 工 作 機 會 失 業 率 % 工 業 用 裝 置 密 度 行 業 全 球 產 業 增 加 不 使 用 機 器 全 球 創 造 的 工 作 機 會 人 就 無 此 項 的 工 作 機 會 2008 to 2011 工 作 的 比 例 2008 to 2011 年 份 2000 2008 2011 2000 2008 2011 2008 to 2011 巴 西 13.0 6.8 5.3 <1 5.0 7.0 40% 中 國 4.2 4.3 4.1 <1 10.0 18.0 80% 德 國 6.9 ** 6.0 146.0 236.0 270.0 14% 日 本 4.7 4.0 4.2 337.0 344.0 332.0-3% 南 韓 4.4 3.4 3.4 107.0 221.0 355.0 61% 導 入 不 會 使 業 者 裁 員, 反 而 新 增 加 機 器 人 操 作 維 修 等 新 工 作 需 求 產 業 150,000 +15 ~ 20% 操 作 150,000 +8% ~ 15% 100% 22,000 ~ 30,000 100% 12,000 ~ 22,000 食 品 和 飲 料 1m ~ 1.2m 遠 低 於 1% 8,000 ~ 10,000 化 工 醫 藥 和 塑 膠 2m ~ 2.5m 1% 以 下 15,000 ~ 20,000 鑄 造 Small 1~2% 1,000 ~ 2,000 資 料 來 源 : 各 國 國 家 統 計 局 IFR 電 子 產 品 1m ~ 1.3m 5 ~ 10% 50,000 ~ 80,000 汽 車 700,000 10 ~ 15% 70,000 ~ 100,000 這 些 行 業 間 接 帶 來 的 工 作 機 會 帶 來 的 工 作 機 會 總 計 資 料 來 源 :Metra Martech 300,000 to 500,000 500,000 ~ 750,000 14 掌 握 技 術 的 重 要 性 國 內 自 主 掌 握 生 產 技 術 及 整 合 服 務 技 術, 可 避 免 國 外 產 品 缺 貨 技 術 與 價 格 壟 斷, 提 高 市 場 交 易 彈 性 導 入 生 產 線 應 用 之 設 備 供 貨 需 穩 定 : 因 全 球 工 業 市 場 供 不 應 求, 自 行 開 發 生 產, 可 減 少 國 外 產 品 交 期 不 穩 定 (3~6 個 月 ) 之 影 響, 使 國 內 業 者 能 配 合 市 場 變 化 快 速 導 入 中 小 企 業 較 不 具 服 務 議 約 能 力 : 台 灣 產 業 結 構 以 中 小 企 業 為 主,2011 年 中 小 企 業 佔 全 體 企 業 家 數 97.63%, 生 產 規 模 及 使 用 量 有 限, 影 響 產 品 導 入 時 對 於 技 術 服 務 議 價 和 交 期 的 協 議 空 間 整 合 需 在 地 專 業 服 務 : 國 內 製 造 業 生 產 分 工 細 變 化 多, 需 要 較 高 的 客 製 化 整 合 技 術, 國 外 為 標 準 化 泛 用 產 品, 整 合 應 用 較 耗 時 費 工, 技 術 在 地 化 較 具 優 勢 台 灣 工 業 用 裝 置 成 長 量 不 及 中 國 快 速, 吸 引 國 際 業 者 投 資 設 廠 的 誘 因 小 10.06% 28.55% 12.01% 2013 年 工 業 用 市 場 新 裝 置 量 比 例 資 料 來 源 :IFR PMC 整 理 18.44% 13.41% 14.53% 3.02% 中 國 臺 灣 日 本 美 國 南 韓 德 國 其 他 ABB 安 川 不 二 越 KUKA 等 國 際 大 廠 陸 續 在 中 國 設 置 工 廠, 突 顯 在 地 生 產 的 便 利 和 優 勢 2.37% 97.63% 2011 年 國 內 企 業 規 模 比 例 資 料 來 源 : 經 濟 部 中 小 企 業 處 中 小 企 業 大 企 業 15 8
全 球 產 業 現 況 預 期 未 來 勞 動 力 不 足 與 老 人 照 護 需 求, 全 球 智 慧 產 業 將 大 幅 成 長 工 業 用 每 年 平 均 複 合 成 長 率 為 6 %, 預 估 2015 年 銷 售 量 ( 台 數 ) 將 會 突 破 20 萬 台 銷 售 金 額 預 估 2015 年 將 突 破 302 億 美 元 (9,000 億 台 幣 ), 平 均 複 合 成 長 率 5% 服 務 型 每 年 平 均 複 合 成 長 率 為 32%, 預 估 2015 年 銷 售 量 ( 台 數 ) 將 突 破 1,000 萬 台 銷 售 金 額 預 估 2015 年 將 突 破 327 億 美 元 (9,800 億 台 幣 ), 平 均 複 合 成 長 率 17% 16 台 灣 智 慧 產 業 現 況 產 值 ( 億 台 幣 ) +5.0% 產 業 用 相 關 業 者 :95 家 ( 產 值 約 469 億 元 ) 服 務 型 相 關 業 者 :25 家 ( 產 值 約 51 億 元 ) 產 業 用 相 關 業 者 :96 家 ( 產 值 約 487 億 元,+3.8%) 服 務 型 相 關 業 者 :25 家 ( 產 值 約 60 億 元,+19.6%) 產 值 ( 億 台 幣 ) 2010 2011 2012 2013 2014 2010 2011 2012 2013 2014 450 505 540 520 547 (f) 13939, 27% 7921, 15% 產 業 用 2368 單 位 : 百 萬 新 台 幣,, 5% 2813 產 值 比 例 %, 5% 25063, 48.1% 產 業 用 零 組 件 服 務 型 服 務 型 產 業 用 14000, 26% 2013 2014 零 組 件 零 組 件 產 業 用 整 合 服 務 8200, 15% 產 業 用 2800, 5% 3200, 6% 26500, 48.4% 產 業 用 零 組 件 服 務 型 服 務 型 產 業 用 零 組 件 零 組 件 產 業 用 整 合 服 務 資 料 來 源 :PMC (2014 年 為 預 估 值 ) 2013 年 國 內 進 口 工 業 用 數 量 為 3,962 台, 國 際 上 統 計 之 裝 置 數 量 約 5,400 台, 顯 示 國 內 自 主 供 應 的 能 力 不 斷 提 高 上 銀 台 達 電 長 毅 易 立 威 上 研 威 德 客 勤 堃 和 椿 等 業 者 為 國 內 相 關 的 供 應 業 者 17 9
台 灣 產 業 發 展 歷 程 基 礎 技 術 投 入 進 口 供 應 市 場 需 求 服 務 型 初 步 發 展 零 組 件 與 國 產 化 1982~1989 由 工 研 院 執 行 經 濟 部 生 產 自 動 化 技 術 研 究 發 展 計 畫, 完 成 各 類 工 業 產 品 開 發 相 關 技 術 技 轉 東 元 大 同, 衍 生 成 立 盟 立 自 動 化 工 研 院 與 廠 商 試 作 多 軸 導 入 業 者 使 用 1989 年 台 灣 精 銳 量 產 射 出 成 形 機 取 出 臂 因 控 制 器, 伺 服 馬 達, 減 速 機 均 須 由 國 外 進 口, 成 本 過 高, 促 使 盟 立 於 1991 年 起 代 理 日 本 安 川 服 務 國 內 產 業 ABB KUKA 在 台 成 立 分 公 司 ; 大 同 發 那 科 與 奇 異 組 成 策 略 聯 盟, 成 立 大 同 發 那 科 公 司, 引 進 國 外 自 動 化 系 統 整 合 技 術, 從 事 工 業 及 控 制 器 等 自 動 化 系 統 服 務 1992 年 天 行 自 動 化 量 產 射 出 成 形 機 取 出 臂 2001 年 成 立 東 莞 艾 爾 發 在 大 陸 設 廠 生 產 工 業 總 會 調 查 統 計, 工 業 有 65% 購 自 國 外 2000 年 台 中 精 機 自 動 化 部 門 獨 立 成 立 上 研 機 電 歐 特 加 易 立 威, 專 司 工 具 機 取 出 手 臂 市 場 2004 年 松 騰 實 業 量 產 清 潔 機 器 人 產 品,2007 年 產 銷 量 躍 居 全 球 第 二 2006 年 工 業 局 啟 動 智 慧 型 機 器 人 產 業 發 展 計 畫, 培 植 服 務 型 成 長 2009 年 技 術 處 推 動 高 反 應 能 力 智 慧 技 術 研 發 三 年 計 畫, 主 要 發 展 服 務 型 機 器 人 關 鍵 技 術 2008-2010 年 導 覽 / 表 演 機 器 人 導 入 美 術 館 花 博 圖 書 館 示 範 運 行 2000~2007 年 國 內 多 軸 工 業 累 計 裝 置 量 約 在 16,000 台 左 右, 多 以 進 口 為 主 清 潔 成 為 全 球 產 能 最 大 國, 國 內 主 要 投 入 業 者 以 松 騰 皇 田 為 首 2010 年 計 畫 調 整 至 發 展 工 業 用 為 主 2011 年 寶 元 數 控 完 成 機 械 手 臂 國 產 控 制 系 統 開 發, 並 整 合 於 Tapping 上 2011 年 啟 動 智 慧 型 自 動 化 產 業 推 動 計 畫, 導 引 產 業 應 用 智 慧 機 器 人 與 智 慧 生 產 系 統 2012 年 啟 動 智 慧 自 動 化 系 統 關 鍵 技 術 開 發 計 畫, 發 展 對 應 產 業 需 求 之 工 業 關 鍵 技 術 模 組 2012 年 大 銀 台 達 推 出 中 階 伺 服 馬 達 產 品 供 使 用 2013 年 台 達 新 漢 推 出 控 制 器 產 品 上 銀 (2013) 台 達 (2015) 推 出 高 國 產 比 例 產 品 2014 年 國 產 多 軸 正 式 量 產, 年 產 能 約 1,000 台 2013 年 多 軸 裝 置 數 量 為 5,457 台 1980 1990 2000 2010 2014 18 台 灣 智 慧 型 廠 商 分 佈 產 業 背 景 資 料 (2013 年 ) 1. 廠 商 家 數 :123 家 ( 工 業 用 : 97 家 服 務 型 :26 家 ) 2. 從 業 人 員 :23,759 人 ( 廠 商 員 工 數 加 總 ) 其 中 約 11,000 人 與 產 業 相 關 3. 代 表 廠 商 : 上 銀 台 達 電 天 行 自 動 化 台 灣 精 銳 勤 堃 長 毅 上 研 易 立 威 4. 群 聚 於 中 北 部, 目 前 進 口 代 理 商 與 系 統 整 合 商 占 有 主 要 產 品 市 場, 廠 商 規 模 多 為 中 小 企 業 ; 關 鍵 組 件 部 分 廠 商 數 少 但 多 為 大 型 企 業 資 料 來 源 : 經 濟 部 商 業 司 公 司 基 本 資 料 查 詢 網 站 代 理 進 口 廠 商 數 (123 家 ) 台 灣 相 關 廠 商 從 業 類 型 分 布 代 理 進 口 零 組 件 生 產 製 造 資 料 來 源 : 各 公 司 網 站 資 料,PMC 整 理 生 產 製 造 零 組 件 整 合 服 務 單 元 整 合 服 務 北 部 ( 64 %) 79 家 台 達 電 天 行 自 動 化 永 彰 機 電 盟 立 廣 運 均 豪 和 椿 等 中 部 ( 24%) 29 家 上 銀 大 銀 微 先 達 工 控 研 華 寶 元 台 灣 精 銳 上 研 易 立 威 南 部 ( 12 %)15 家 東 佑 達 自 動 化 永 聯 邦 精 密 友 上 科 技 等 系 統 整 合 服 務 48 12 57 24 52 59 26 比 例 39% 10% 46% 19% 42% 48% 21% 廠 商 分 佈 區 域 東 部 (0%)0 家 19 10
台 灣 工 業 用 現 況 台 灣 工 業 用 產 品 類 型 以 SCARA Delta 六 軸 多 關 節 及 單 軸 / 直 角 座 標 機 器 人 為 主 國 產 單 軸 / 直 角 座 標 發 展 成 熟, 多 用 於 射 出 機 零 件 取 放 / 工 具 機 自 動 化, 具 國 際 競 爭 力 SCARA 及 Delta 倚 賴 進 口,SCARA 常 用 payload 規 格 為 2kg/5kg; Delta 常 用 payload 規 格 為 1kg, 應 用 以 取 放 分 揀 及 組 裝 為 主, 國 內 產 品 缺 乏 應 用 實 績 六 軸 多 關 節 國 內 常 用 之 payload 規 格 為 10kg/20kg, 主 要 應 用 於 搬 運 拋 光 研 磨 及 焊 接 等 作 業, 國 內 產 品 在 20kg 以 下, 有 開 發 但 缺 乏 應 用 實 績 ;20kg 以 上 產 品, 主 要 倚 賴 進 口 國 產 產 品 以 教 導 式 操 作 控 制 為 主 歷 年 台 灣 工 業 用 裝 置 量 類 型 統 計 類 型 98 99 100 101 SCARA * 682 1300 561 631 Delta 21 66 68 18 六 軸 多 關 節 648 1674 1985 2491 單 軸 / 直 角 座 標 123 250 1074 225 總 計 1474 3290 3688 3365 *SCARA 包 含 晶 圓 取 放 製 程 製 造 產 業 需 求 規 格 需 求 規 格 金 屬 機 械 ( 鑄 件 ) 製 程 大 型 物 件 :Payload 20kg 以 上 非 教 導 式 操 作 化 學 工 業 ( 塑 膠 產 品 ) CT<1 sec 精 度 <±0.05mm 主 機 板 DIP 精 度 <±0.02mm CT<0.3 s 手 機 精 度 <±0.02mm Payload 10kg 以 下 資 料 來 源 :IFR 統 計 數 據 PMC 整 理 20 台 灣 工 業 用 現 況 - 產 業 鏈 分 析 關 鍵 零 組 件 聯 軸 器 / 齒 輪 軸 承 線 性 滑 軌 上 銀 銀 泰 仟 帝 全 球 滾 珠 精 浚 導 螺 桿 全 球 滾 珠 末 端 效 應 器 北 安 特 慧 立 環 航 PC- Based 台 達 電 寶 元 凌 華 PLC 艾 訊 研 華 泓 格 MOXA 士 電 工 業 電 腦 馬 達 台 達 電 士 林 東 元 富 田 大 銀 微... 減 速 機 晶 傑 電 機 鼎 益 利 茗 速 霸 驅 動 器 台 達 電 正 頻 企 業 艾 克 力 盟 立 視 覺 感 測 器 距 離 感 測 器 力 學 感 測 器 其 他 感 測 器 立 紳 敦 南 菱 光 煜 昕 飛 斯 妥 企 誠 三 聯 台 達 電 艾 華 松 暉 鴻 睿 源 台 柏 昇 模 組 機 構 模 組 上 銀 銀 泰 東 佑 達 控 制 器 模 組 驅 動 模 組 感 測 模 組 盟 立 寶 元 新 代 台 達 電 盟 立 東 元 台 達 電 大 銀 微 敦 南 菱 光 整 機 直 線 型 機 器 人 直 角 座 標 型 和 椿 台 灣 精 銳 潤 達 上 銀 均 豪 廣 運 福 裕 天 行 自 動 化 永 聯 邦 賜 福 東 台 東 佑 達 勝 宏 達 易 立 威 台 灣 龍 澤 SCARA 平 行 結 構 多 關 節 精 密 機 械 研 發 中 心 工 研 院 21 11
大 綱 製 造 業 發 展 趨 勢 發 展 產 業 的 重 要 性 未 來 的 重 大 課 題 PMC 發 展 之 關 鍵 技 術 22 在 自 動 化 系 統 的 角 色 N. Pieces per year Rigid Automation Flexible Automation Robotics: Mainly used in flexible and programmable automation Programmable Automation N. Shares different Robots: According to the Robotics Industries Association (RIA): A robot is a reprogrammable multifunctional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of tasks (Jablonski and Posey, 1985). 12
自 動 化 系 統 的 角 色 No Robot Automation Human operator directly sets parts in the machine Machine tool Table Conventional Robot Automation Expensive peripheral device Human operator prepares parts for the robot (Human serves robot) Advanced Robot Automation Intelligent robot works autonomously Vision sensor Machine tool Table Machine tool Table 傳 統 自 動 化 系 統 Special parts stocker for current machining parts Stocker for exchange hand Machine tool Special chuck for part insertion Robot controller Human operator provides materials to stocker Conventional robot Special hand for current machining parts Materials Finished parts Human operator takes out finished parts from stocker 13
Advance 自 動 化 系 統 Vision sensor for gripping error compensation Machine tool Robot controller Force sensor for part insertion General pallet Materials Finished parts Intelligent robot General servo hand with vision sensor 智 慧 製 造 下 對 應 之 變 革 軟 體 控 制 器 的 虛 實 合 一 化 控 制 器 與 模 擬 器 之 間 的 界 線, 將 隨 著 軟 體 控 制 器 技 術 的 發 展, 日 趨 模 糊 同 樣 的 軟 體 控 制 器 接 上 機 體, 即 為 實 體 控 制 器 (Physics); 接 上 虛 擬 系 統, 即 為 虛 擬 (Cyber Agent), 藉 以 組 成 虛 實 合 一 生 產 系 統 Physics 端 Cyber 端 技 術 現 況 單 一 製 程 單 一 產 出 單 一 指 令 軟 體 控 制 器 技 術 E A B C F 虛 實 合 一 生 產 系 統 多 道 製 程 設 備 運 動 模 擬 即 時 化 產 線 流 程 時 效 分 析 效 能 達 標 後 即 產 出 全 製 造 單 元 控 制 指 令 作 業 單 元 模 擬 器 (Off-Line) 線 上 製 程 即 時 擬 真 模 型 (On-Line) 運 動 學 CAD Based 路 徑 規 畫 命 令 後 處 理 器 Agent Layer CAD Based 路 徑 規 畫 模 組 軟 體 控 制 器 A 軟 體 控 制 器 B 軟 體 控 制 器 C 虛 擬 工 具 機 模 型 E 虛 擬 工 具 機 模 型 F Logic Layer 虛 擬 I/O 虛 擬 程 序 控 制 器 時 效 分 析 模 組 後 處 理 器 14
2015/10/11 智慧製造下機器人對應之變革 機器人-機器人協同作業應用(M2M) 機器人從單純取放作業 走向更複雜的加工 組裝 檢測作業 藉由多機協同分工 提高生產彈性和效率 汽車產業的多機器人應用模式 擴散至其他產業應用 機器人控制器須具備互聯 溝通功能 關鍵技術 控制器IoT技術 感測器整合 智慧控制模組 M2M應用趨勢 資料來源 Manufacturing Business Technology 2012 PMC 機器人焊接組裝自動化產線(避震器/消音器) 資料來源 Woojin 技術創新 服務貼心 28 智慧製造下機器人對應之變革 人-機器人協同作業的應用正在成形(H2M) 工廠空間越來越緊湊 追求單位空間使用效率最大化 人和機器人相互分工 分擔作業負荷與提高生產效率 機器人走出隔離的柵欄 人和機器人的距離逐漸縮短 機器人須具備安全協同作業技術和更便利的操作技術 關鍵技術 扭力 壓力感測器 視覺 CAD Based智慧技術 人與機器人 分隔獨立 人機協同技術發展 Human-Robot Collaboration (HRC) 人與機器人的 工作區域重疊 資料來源 ABB PMC整理 2012 PMC 技術創新 服務貼心 29 15
智 慧 製 造 下 對 應 之 變 革 價 值 從 系 統 才 開 始 產 生 中 國 市 場 需 要 量 大 增, 仍 為 汽 車 業 - 舊 成 功 模 式 異 地 複 製 原 因 電 子 業 自 動 化 對 而 言 具 有 高 門 檻 競 爭 勝 出 之 機 會 傳 統 從 焊 接 發 展 而 來 所 以 最 適 於 焊 接 等 作 業 新 的 觀 點 從 系 統 整 合 完 成 才 發 生 價 值 新 的 控 制 器 必 須 脫 離 單 機 價 值 邁 入 系 統 價 值 一 台 控 制 器 控 制 多 台 兼 具 視 覺 感 測 與 系 統 整 合 的 時 代 來 臨 30 大 綱 製 造 業 發 展 趨 勢 發 展 產 業 的 重 要 性 未 來 的 重 大 課 題 PMC 發 展 之 關 鍵 技 術 31 16
Robot Design and Development in PMC Tour-guide Robot Upitor-s Music Robot Industrial Robot 2011Taipei International Flora Exposition Dual-Arm Robot 1 st generation Upitor 2 snd generation Upitor Six-Axis Robot Vector Suction Robot Hand Delta Robot SCARA Robot 32 Innovative Features: Dual-Arm Robot 2xSeven-Axis Dual-Arm Robot with 14 DOF Software controller with EtherCAT to achieve motion synchronization Seven-Axis Robot Arms Original Point Calibration PMC Dual-arm Robot Controller Spec. Architecture Interface Control Cycle Repeatability PC Based (Win7+RTX) EtherCAT 1 ms ±0.05mm Dual-Arm Robot 33 17
Dual-Arm Robot Innovative Features: Configuration is optimized by Reachability Map Software Controller with 3D Simulation Seven-Axis Kinematic Analysis Dual Arm Robot HMI & 3D Simulator Spatial Reachability Analysis 34 Application: Multi-DOF Robot Hand The Robot Hand can not only grasp but also suck objects, dependent on which one is adaptable. CAD Based off-line Vectoring suction Teaching Module Suction Mode Grasp Mode CAD Based Grasp Simulation and Off-line teaching Software Force control grasp Force control grasp 35 18
CAD-Based Robot Programming Features : Import CAD files (.IGES,.STP) Choose the profiles Translate it into Robot Language code Application : Welding, Plasma cutting, Flame cutting, Deburring, Water jet cutting..etc. CAD Files CAD Based Robot Programmer Customization for your robot cell You can set all commands about you task of your robot cell, like I/O commands and translate it into Robot Language code at the same time. Robot Language Code 36 CAD-Based Robot Programming Do you feel it s so hard to teach a robot to cut the H-beam? Use Our Software and you just need a NB and USB!!.DSTV file of H beam Our program KUKA language (KRL) File for robot motion Plasma Commands I/O Commands Taiwan s First Plasma H-beam Fabricating System (Cooperated by DAMA and PMC) 37 19
整 合 式 馬 達 技 術 PMSM 馬 達 驅 動 控 制 模 組 電 路 / 韌 體 / 模 擬 技 術, 加 速 業 界 開 發 時 程 馬 達 - 編 碼 器 - 驅 動 器 - 控 制 器 一 體 化 數 位 串 列 通 訊 省 配 線 化 應 用 於 多 軸 自 動 化 系 統 精 簡 體 積 整 合 容 易 48V 電 源 轉 換 模 組 5V/3.3 V 控 制 板 (MCU) 15V 48V 3 相 48V 變 頻 器 PMSM 控 制 板 數 位 / 類 比 通 訊 介 面 驅 動 模 組 電 力 模 組 PMSM 驅 動 技 術 (1) 弦 波 驅 動 技 術 說 明 文 件 (2) 弦 波 驅 動 韌 體 (3)48V 驅 動 器 電 路 設 計 資 料 (4)Simulink 馬 達 控 制 系 統 模 擬 資 料 (5)RS485 數 位 串 接 通 訊 驅 動 器 ( 變 頻 器 ) 48V/200W 系 統 性 能 ( 加 入 前 饋 ) 位 置 迴 路 頻 寬 :60Hz 速 度 迴 路 頻 寬 :100Hz 電 流 迴 路 頻 寬 :1KHz 38 結 論 (1) 智 慧 製 造 是 結 合 智 慧 物 聯 網 及 大 數 據 等 技 術, 並 朝 向 設 備 智 動 化 系 統 虛 實 化 及 工 廠 智 慧 化 的 方 向 發 展 (2) 機 械 產 業 的 IOT 利 用 監 測 技 術 與 物 聯 網 系 統, 可 串 聯 至 銷 售 與 售 後 服 務 端, 提 供 快 速 客 製 化 服 務 (3) 面 對 智 慧 製 造 的 浪 潮, 工 業 必 須 有 因 應 變 革 的 準 備, 對 準 方 向 切 入 才 能 贏 得 先 機 2015/10/11 39 20
感 謝 您 的 參 與 及 指 正 Thanks for Your Attentions Tel:886-4-23595968 ext 768 Fax:886-4-23593689 http://www.pmc.org.tw Mail : e8222@mail.pmc.org.tw 40 21