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當水五金遇上機器人─工研院機械所組長游鴻修、和成欣業銅器部廠長童清維專訪


〈財經熱點〉─主持人林宏文學長

過去,傳統水五金研磨拋光現場作業員必須戴口罩,在高溫、充滿粉塵的惡劣環境中工作;但在導入智慧製造的思維後,人升級為產線的管理者,可一次管理產線上多台機器手臂,不僅產能及良率提升,更可藉此提升勞工價值,工研院以智慧製造的技術結合傳統水五金產業,達到提升生產效率、促進產業型升級之目標。

和成欣業副總經理康水豎表示,和成欣業長期致力於衛浴與水龍頭等水五金產業,近年來不斷進行產業轉型升級,20年前使用國外廠商研發的機器手臂,仍需半個月的進行人工教導,研磨品質效果也未如預期;如今導入工研院的「CPS研磨拋光機器人技術」,建置台灣第一條水龍頭研磨拋光生產力4.0產線,不但順利解決缺工問題,也有效提升產值。

 

將工業4.0精神運用於拋光研磨系統

主持人:今天邀請的貴賓有兩位,一位是工研院機械所的組長游鴻修,以及和成欣業銅器部的廠長童清維。台灣在推動五加二的產業裡面,有一個非常重要的智慧機械,智慧機械一個最好示範的案例就是把工研院的技術應用在水五金的行業裡面,和成欣業是台灣龍頭產業,他們運用得相當好,現在也吸引了很多的同類型的產業希望能夠趕快也學到這樣的技術。

很多傳統產業其實面臨的是缺工的問題,其實不是大家不想要工作,不想要賺錢,是因為工廠的環境比較差,請童清維廠長談一下,和成有很多供應商在彰化的頂番婆,那邊的產業比較是傳統產業,他們面臨的困境是不是跟我們描述一下。

童清維:頂番婆這塊是在台灣水五金這塊他們是一個聚落,他們其實各個工作其實都有缺工,現在水龍頭的部分當然最大是鑄造、加工、研磨、電鍍,在研磨這塊是缺工是最嚴重的,早期都是老師傅在磨,老師傅慢慢有凋零了,便聘用外勞來磨,外勞的技術上沒辦法達到老師傅的水準,所以缺工非常嚴重。

那麼為什麼會缺工?這種工作是屬於所謂的3K產業,它所需要的力非常多,因為龍頭鑄造好後表面上會有很多面需要去做研磨,其實我常常講龍頭的品質,早上磨跟下午磨是不太一樣的,因為力道不同,下午比較沒力磨出來就有差,人工磨每一隻大小都是有差異的。此外它是一個高污染的產業,研磨時會產生一些銅粉,不要說台灣人,即使連外勞也不太願意做。而且彰化水五金協會一些我們的供應商,外勞大概來工作三年,結果第一年慢慢學會了,第二年真的可以貢獻時,三年就得要走了,所以這個問題一直存在在我們彰化水五金的相關產業中。

 

主持人:所以說工人在不同的時候,研磨出來的品質會不同,所以我們用機器設備,用工研院這套技術是可以維持品質的均等?

童清維:蔡總統到工研院去訪問的時候,就看到這樣的一個技術,因為水龍頭是所有的研磨裡面最困難的,它整個是曲面的,除了曲面以外,它磨的力道也有影響到,所以這個設備上除了這個層次之外,它的那一些研磨的力道的晉級,在設計上也是非常的重要。另外對岸大陸在這一塊同樣存在缺工問題,因此他們包含學術跟政府單位也一直在推這塊,投入很多的資源,不過我知道到目前為止都沒有成功,我們工研院在這裡是捷足先登。

 

主持人:大陸的八零後、九零後現在都不想去工廠了,兩岸都會面臨這個問題,不過好像大陸也很積極,剛剛講到就是說怎麼樣研磨,它還是有很難的進入障礙,這個部分是不是請游鴻修組長跟我們分享,童清維廠長剛剛講到3D,它不是平面的,它是3D那每一個都是有曲面,在研磨本身精密度要很高,所以我們軟硬的整合要非常厲害,請跟我們分享一下。

游鴻修:我們跟和成公司這邊搭配的就是它們有研磨的知識,我們有機器人技術,如何把這些研磨的曲線,透過技術去做結合是很大的挑戰。如果單純像機器手臂,模擬人這樣子曲線的部分,由一點一點教,由點串成線,線串成面,這個時間就會很長,所以針對這部分我們是先透過軟體設計,先把設計圖檔載入到電腦裡面,透過工人的加工經驗去點選要加工的區域,工研院開發了許多程式讓曲面加工路徑自動產生,路徑產生後就會讓手臂去做整個研磨動作的模擬,在這個模擬情況下看會不會遇到問題。譬如說剛剛講的曲線、稜線是不是能夠產生,整個研磨的部分是不是加工包含力量跟速度都會影響到最後研磨的結果。

這中間有一個很重要的關鍵就是說一般的使用者,或者是說作業員,你要叫他去寫這些機器人的程式,他可能要花很久的時間去學怎麼寫程式這件事情,如果我們剛才把說從整個研磨路徑生成完之後,這個軟體還可以自動幫你產生機器人的程式語言的話,這個使用便利性方面就會更加的容易讓這些作業員去使用,所以我們在這塊針對這樣的需求,去自動生成產生機器人的程式,所以這塊最後把它用在這個機器手臂上面的話,作業員是不需要去學會去寫這些所謂的機器人程式語言,使用的便利性非常高。

 

主持人:等於是工研院把我們整套解決方案都做好了!

游鴻修:應該講說針對需求面,我們要把這個產業真正的需求去做比較徹底的了解,了解完之後針對這些需求去做開發。

 

主持人:水五金的研磨是一項蠻複雜的、蠻精密的技術,我們的應用比德國、義大利等等世界上一流的產品還順手,品質也最穩定,這個游鴻修組長你提到就是說我們開發的過程把很多使用者的需求,還有這個競爭者的優劣是我們都做過分析,我們把它做了一個很好的調整,可以再跟我們分享一下在精度方面我們也有做到比較好的水準?

游鴻修:因為就是說針對需求面的話,和成他們有用德國的設備,德國工藝有一定的水準,可是因為拋光研磨需要長時間出力比較大,如果以機器手臂來講,長時間的施力下,相關的傳動元件都還是會造成磨耗,就會造成機器人精度上面的落差,所以針對精度的需求,我們也開發了線上的機器人精度監控設備,目的是監控機器人精準度是否已經飄移開容許範圍,當它快移出容許範圍的時候,就需要叫機器手臂的軟體做修正,把原本要研磨的這些運動軌跡做一個補償,這是第一個;第二個就是把原本機器人的精度做一個校正,把因為傳動元件的磨耗產生的誤差去校正回來,讓它的機器手臂的這些精度能夠保持到原本的精度範圍,這就是工業4.0的精神,我們把這樣的需求透過這樣的技術,整個用在所謂CPS機器人拋光研磨系統上。

 

工研院機械所三大主軸的機器人研發

主持人:工研院機業所其實做很多計畫,剛剛提到不是只有研磨,鑄造、加工、電鍍等等每個流程都有,我知道機械所好像也做了三個大的計劃主軸,也請您幫我們介紹一下。

游鴻修:在機器人這塊分成兩大類,一個是在工廠用的,一個是服務型的,它可能是在非工廠用的環境裡面,可能是跟人接觸的,在這兩類裡面我們現在有主持人剛剛提到的三大主軸,第一個是如何去開發有關次世代的工業機器人?所謂次世代的機器人它跟傳統的機器人的差異在於以往機器人都要關在鐵籠裡,現有的法規還是這樣,人進到這個鐵籠手臂就要馬上停止,可是次世代的機器手臂是要跟人像同事一樣,它是人的助手,人跟機器人要一起協同工作,但是要把這個鐵籠拿掉,第一個要面臨的是人的安全,如何去保護到人的安全,我們就是針對這些技術進行研發安全性的機器手臂。

第二個主軸是有關虛實整合製造,在這個單元裡不同的智慧感測,透過相關CPS軟體虛實整合製造的整合,並使用在不同的產業。譬如說我們現在的研磨拋光,在任意堆疊的工具上面,透過機器人的3D視覺,可以去判斷說你要去夾取的弓箭作上下料加工的應用,譬如說你要做3D曲面鞋底的塗膠,這些都是必須要透過所謂的視覺系統力量的感測系統,軟體的模擬系統整合出來的機器人單元,這是第二大主軸。

第三大主軸就是服務型機器人,服務型會牽扯到說創新應用的服務型機器人,這樣的機器人能夠去協助人類,讓人類有更好的生活,協助一些行動不便的人可以做日常的行走,譬如說我們有開發下肢的輔具機器人,就可以針對脊椎受損的機器人,就可以去做行走,這類機器人必須要有相關技術的開發,如觸覺、控制等等,所以我們第三大的主軸就是開發創新應用的服務性機器人。

 

主持人:我們也希望工研院趕快開發,有好的技術趕快授權成立新創公司,過去工研院成功推動很多公司的延伸創業,帶動台灣經濟的成長,我們現在有一些計畫要準備要出來了嗎?

游鴻修:剛才提到的下肢輔具的團隊,他們預計要成立一個新創公司,然後去開發這個輔具機器人的產品。

 

開放分享可以讓自己有更大的進步空間

主持人:和成欣業是台灣衛浴領域的龍頭,這次跟工研院機械所合作的智慧機械可說是台灣五加二產業裡非常重要且成功的示範案例,而且願意開放分享給所有業者一起使用,請童清維廠長跟我們分享一下。

童清維:和成在龍頭是台灣的衛浴龍頭,我們的相關製程、鑄造、加工、研磨、電鍍、裝配一條龍的生產,我們都開放給相關業者來觀摩,這次的示範案裡面,總經理提了一個開放其他業者來參觀之外,如果有其他業者對這個設備有些不了解的我們也歡迎,只要跟我們預約好,我們也可以讓他們來看設備使用狀況,別人的進步也是我們樂見的,表示我們也有很大的進步空間,這塊是和成一直秉持的一個製造業精神。

在製造業永遠都有進步的空間,只有更好沒有最好,這也是和成整個製造工程上一直秉持的精神,我們知道工研院這邊智慧機器人是非常的成熟,我們包含鑄造、加工,我們在點的部分做到一個水準,未來線的部分再連起來,還要工研院協助,我們現在也在合作中,我想未來可能會看到初步很好的成果。
和成作為一個製造業,最重要就是怎麼樣生產最優的品質,並以比較合理的價格提供給消費者,而每個企業都一直在做,我們也結合工研院這塊持續的合作,有這個很好的合作案子,我想未來是指日可待的。

游鴻修:我們在工研院投入這些機器人技術的開發,也希望說把這些機器人技術可以落實到產業,解決產業需求,更重要的是說能夠把這樣子的研發成果能夠持續的去做複製跟擴散,擴散到不同的產業應用,協助台灣的產業可以做升級跟轉型。

 

 

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