工業4.0帶動自動化生產及智慧廠房需求，但如何在最短時間規畫出自動化整廠及製程動線？國內廠商先構技研公司由芬蘭引進數位工廠模擬軟體Visual Components，能在自動化產線在落地裝設之前，就在電腦線上透過3D構圖，快速布局工廠配置及模擬自動化產線實際運作的情形，並同步分析產能及稼動率，幫助老闆們在設廠前掌握產線的全面性規畫，減少錯誤投資及風險控管。

http://www.chinatimes.com/newspapers/20160831000452-260210

機器人對於工作機會的影響？

機器人自動化已經是不可逆轉的趨勢，當然會形成一個產業，而產業會不斷的膨脹成長，自然也會創造許多的工作機會，而主要產生工作需求的會產生於兩端，首先為機器人自動化的設計與製造端，將會有許多高階人力的需求，例如軟體設計師、機構設計、結構模擬分析、控制系統等等，另一端則是使用端，於導入自動化後，雖然會減少非技術工的數量，但相對的卻會增加技術工的數量，例如維修保養、生產技術等。

而未來10年內，那些枯燥、危險、重複性的工作將大量由自動化來取代！至於目前技術層次較低的人員也應該開始積極的學習，不然很容易成為機器人自動化下的犧牲者。

下圖為知名的機器人廠商FANUC之產品：

机器人偷走你的工作？正好相反！
http://cn.nytimes.com/article/science-technology/2013/01/28/c28robots/

IFR: Robots Improve Manufacturing Success & Create Jobs
http://www.ifr.org/news/ifr-press-release/ifr-robots-improve-manufacturing-success-create-jobs-469/

Rethink公司推出的Baxter機器人

Rethink公司推出的Baxter機器人，完全符合多功能且低售價的的產品創新，同時美國製造業正悄悄的湧現一波機器人導入的熱潮，而我們可以預見到未來的機器人將會符合安全、高效能、負擔得起、人性化等優點，下列則為Baxter機器人的簡介：

 

 

「多關節機器人」及「水平直角機器人」的比較？ （以工具機產業為例）

工具機產業常使用「多關節機器人」 及「水平直角機器人」這兩種機械人來上下料，但到底哪一個比較好？有時候真的難以抉擇，其實他們各自具備獨特的特點與優勢，透過下列詳細的評估，藉由瞭解未來自動化的工作空間及應用產品，便可以做出最佳的決定，而一般評估之重點則包含下列項目：

   

多關節機器人（六軸）              水平直角機器人（三軸）

• 系統安裝；

「水平直角機器人」於安裝時需要特別調教系統水平，同時也需要搭配工具機之相對位置來設置，所以「水平直角機器人」安裝工時較長，而「多關節機器人」的安裝位置則不需要太精準，這是因為「多關節機器人」有六個軸向可以修正補償誤差，所以「多關節機器人」安裝的工時相對短且彈性較高。 

• 作業範圍：
      「多關節機器人」的體積較小，靈活性較佳，且速度快，而在其工作範圍內很適合進行彈性式的自動化生產，所以很適合應用於狹小空間的自動化，至於「水平直角機器人」的工作範圍形狀為立方體，所以工作範圍可以設計成很大，但相對的「水平直角機器人」的架台剛性要很強，所以架台的結構將會佔用不少的空間，費用也會較高，雖然可以省下作業區域的地面空間，但相對的廠房高度則需保留給架台。
  

• 工具機對應：

    「多關節機器人」對應的工具機不需要特別改修外觀板金，因為「多關節機器人」有六個軸向可以彈性調整，但工具機則常需要客製化外觀板金的搭配「水平直角機器人」，因為工作範圍形狀為立方體，所以常與工具機的板金干涉。而「多關節機器人」也因為作業範圍彈性，所以於清除金屬屑及工件翻面的效果較簡易且彈性，相對於「多關節機器人」則較不彈性。

• 運動模式：
     「多關節機器人」比「水平直角機器人」機械人更具彈性，因為「多關節機器人」具有六個軸向的運動軸，「多關節機器人」可以在多個平面或曲面上彈性且靈活的運動，至於速度上「多關節機器人」比「水平直角機器人」快，因為「多關節機器人」可以減少很多不必要的運動軌跡，至於「水平直角機器人」則屬於X，Y，Z三個方向運動模式，而「水平直角機器人」的精度常常取決於架台結構的強度，凡越強的結構體則運動後的精準度越高，而「水平直角機器人」最適合用於直線運動的自動化，例如單調直線的插拔、搬運等動作。 

• 尺寸與重量：
     「多關節機器人」的有效載荷能力比較小，所以比較適合於中小型的物體，50kg以下工件均很適合「多關節機器人」，至於「水平直角機器人」因為有效載荷較大，所以適合重物及大體積的物品，所以自動化的規劃一定要從產品的尺寸與重量著手進行規劃。 

• 作業環境：
      機械人常需要於高溫或液體污染的環境下作業，而於結構上「多關節機器人」的每一個關節可以密閉，所以可以輕易的發展出防水型的機械人，至於「水平直角機器人」雖然可以有些保護措施，但活動部難以全面的防護，所以「水平直角機器人」不易於充滿液體或氣體的惡劣環境下工作。

• 維修保養：

   「水平直角機器人」因為有架台，所以需要高空維護，維修性並不好，而「多關節機器人」如果為天井式則維修性一樣不佳，但如果為落地式則維修性較方便。

• 折舊殘值：
     「多關節機器人」屬於標準型產品，雖然初期購入價格較高，但折舊較低，很容易於市場轉手，而相對於「水平直角機器人」於購買初期價格較低，但折舊較高，轉手或沿用性不佳。

• 結論：
     大型及較重之工件應以「水平直角機器人」為優先考量，因為大型工件加工程序較複雜，加工時間也較長，「水平直角機器人」設備稼動率低，應該採用價格較低的「水平直角機器人」，而「多關節機器人」因為可以模擬人工清除金屬屑及放置的手感，所以很適合用於小工件及精密度較高的零件，而小工件因為加工較少，所以上下料較頻繁，使「多關節機器人」的稼動率較高，而其彈性的特點也很適合少量多樣的生產模式，加上其折舊較低，很容易於市場轉手，或是沿用於新產品的開發，雖初期成本較高，但以長期來看「多關節機器人」的單位成本並不會比「水平直角機器人」高。

該如何發展電子業自動化？

上圖為一電子業自動化生產線之圖示

電子業向來依賴中國大陸低廉的優質人力製造許多優良的產品，但隨著中國工資不斷上漲，電子業的製造優勢不再，尤其代工業的毛利率更低，如果不實施有效對策則將使公司面臨極大的經營危機。

企業獲利來至於售價扣除成本，以往工資佔成本的比例或許不高，但未來可以預見的是用人薪資將以每年以15%~20%的上漲趨勢不斷成長，而降低成本的呼聲及解決方案不斷出現，例如遷廠、管理合理化、自動化、外包等等方法，而其中以自動化則為最明顯及直接的手段，但電子業如何在短期間大幅改善自動化率？我們可以看得到電子製造業的邏輯一向排除自動化系統，所以電子業於瞭解自動化領域的人才相對稀少，更不用講有好的自動化規劃、製作人才，所以便開始向傳統的製造業自動化廠商招手，也開始著手製作一些自動化系統，不過通常存在溝通與效率的問題，很難快速大量的導入自動化系統。

瞭解完上述問題後，該如何作？基本上成功的自動化系統來自於好的規劃及正確的執行，首先應該由規劃上著手，因為只有真的有進行製造的客戶才能提出需求，所以應該要先問下列幾個問題？並由這四個主軸發展出適合各家公司的自動化系統。

1. 產品生命週期有多長？
2. 產品特性是否利於自動化？
3. 製造流程是否明確？
4. 所需自動化資源及時間？

產品生命週期：
電子業的產業特性上屬於產品生命週期短且產量大的產業，當然整個電子也的分工非常纖細，有些零組件的產品生命週期則也蠻長壽的，這將使得導入自動化的回收年限計算方法不同，當然最後於選擇自動化方案上也會有很大的差異。

產品特性：
產品上如果已經標準化或是簡易化則很容易進行自動化，如果沒有則將投入過多的成本於自動化上，所以應該先行檢視產品，必要時先進行產品改善，不然導入自動化將是一場災難。

製造流程：
產品的製造流程上是否可以自動化？這部分必須考量品質，因為不是所有的工作可以用人來取代，例如產品的碰刮傷就不容易利用自動化系統檢出，還不如用人工檢查比較容易，另外流程中的自動化率越高則彈性越小，意思是自動化有產能的上限，但如果都是用人工的話則有很大彈性，另外如果對自動化率依賴程度高時則必須要有備案措施。

自動化資源及時間
最常見的爭議問題是要導入專案機或是機械人系統？如果上述三個問題都已經有明確的方針那這個問題就相對簡單多了，如果一個產品生命週期為4~6年，那導入專用機約2年回收，可以有2年的技術利潤可以取得，而等到產品結束後再購買新的專用機即可，但將後續產品納入考量的範圍後，決策可能就會不同了，而如果每個組裝的產品只有1~2年，就應該朝機械人系統，因為一旦產品結束後那專用機可就要丟了，可是機械人系統則可重複利用於下個產品，所以只要將這四個問題好好仔細的思考後，便清楚勾勒出屬於自己的電子業自動化發展藍圖。

如何加速自動化導入？

薪資上漲促使台商採取自動化。圖為富士康生產線上的女工。（AFP）
圖片引用自新紀元週刊 大陸工資上漲 牽動台商佈局
http://www.epochweekly.com/b5/179/8110.हतं

這兩年來許企業都沒有料到金融風暴來臨，當然也有很多公司錯估大陸工資上漲的幅度，所以導致企業的製造成本大幅上漲侵蝕獲利，有些體質不佳的企業應聲到地，而實力較強的公司則是利潤大幅縮水，而中小企業相對於大公司的福利較差，人才很自然移動到實力較佳之公司，造成一些中小企業雖有訂單，但卻無人可生產的奇怪現象，不過人力本來就是一種移動性的生產要素，企業經營時也必須考量，而目前普遍的對策就是以自動化來取代人力，但自動化的成本及風險也相對高，但趨勢又是如此，那該如何積極的導入自動化來降低製造成本？

首先要瞭解所處的產業環境中的產品生命週期長短，例如電子業就非常不適合傳統導入自動化方式，因為電子業的產品生命週期短，慢慢規劃的方式很難趕上量產的高峰期，還好現在的軟體技術已經很成熟了，可以用「數位模擬規劃」的方式進行，另外也需考量延用性，因為單一產品很難完成攤提，必須於導入階段就考量延用及混線生產的可能性，而要快速導入自動化系統最快的方法則是與專業的自動化系統廠商合作，由製造商提供生產流程及重點，而由專業專業的自動化系統廠商規劃製造，如此專業的分工模式可快速的導入自動化系統，其實說穿了就是首先要先知道自己想什麼？接下來找一個可以幫整合的系統商來完成，當有一天慢慢熟悉後可以建立起自己的導入流程，當然有些公司考量保密的問題，所以都自己進行研發，這於人力充沛且素質高的公司是可行的，但如果是完全沒有經驗的公司最好還是先尋求外援較佳，而這就像是是天平的兩端，完全由公司的文化及發展策略去訂定。

總結就是要先找有經驗且利用新科技的傭兵先來協助是最快方式，不但可降低風險增加經驗，同時也可即時享受自動化帶來的效益！


延伸閱讀：
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自由電子報
http://iservice.libertytimes.com.tw/liveNews/news.php?no=406358&type=%E8%B2%A1%E7%B6%93

成本壓力大　鴻海加速自動化
〔中央社〕中國基本工資上漲趨勢確定，鴻海集團面對成本壓縮毛利的壓力，多次表示將加速改善製程，提高自動化比重；董事長郭台銘評估在美國設自動化工廠，並非即興之作。
鴻海集團旗下的富士康科技，今年陸續發生多起墜樓事件，也迫使鴻海重視中國勞工的生活需求，在 6月宣布將基本工資由人民幣 900元調高至1200元，後續再宣布通過考核的員工10月起再大幅調薪至2000元。
面對中國大陸工資成本上揚的趨勢，鴻海總財務長黃秋蓮日前即表示，將以內部及製程改善、客戶轉嫁等方式因應。
黃秋蓮指出，大陸工資成本增加是必然的趨勢，現在或未來已不會有幾百元人民幣就可以找到工人的情況。
面對10月 1日起工資大幅調漲，鴻海將以製程自動化減少用人、工廠朝內地搬遷及爭取客戶認同轉嫁的方式，進行調整。

富士康生產基地除了朝內陸搬遷外，深圳廠區著重在新產品及新技術的扎根。富士康集團副總裁程天縱也在集團員工誓師大會中表示，集團目前合計有92萬名員工，在深圳地區約45萬人，未來配合深圳廠未來轉型為研發、試產、創新基地，深圳地區的員工計劃將降至30萬至35萬人。
儘管深圳員工減少，程天縱指出，因集團業務持續成長，加上集團製造部分內遷至成都及鄭州等具基礎配套建設的城市，未來富士康集團在中國的員工人數，可能達到130萬人，較目前92萬人再成長逾 4成。
儘管鴻海多次強調將以改善製程、自動化及向內地遷廠，來降低法人對兩階段調高工資對毛利率下滑的疑慮，但鴻海第 2季毛利率及獲利低於預期，仍讓部分外資法人疑慮加深。
大和證券即指出，鴻海為富士康中國員工調升工資後，法人一直在關注鴻海的獲利低能見度，而鴻海第 2季的表現已證實此看法。
大和證券指出，儘管鴻海營收較首季成長20%，但營業利益季增率僅 1%。由於富士康加薪從 6月才開始，大和證擔憂鴻海第 3季及第 4季的毛利將下滑。
摩根士丹利證券也指出，富士康預期工資提高的效應，在第 4季前其實還未完全反映在鴻海費用上，鴻海短期內獲利趨勢仍難以反轉。
整體而言，郭台銘透露正評估在美國設立全自動生產工廠可行性，僅是集團廠區內遷、降低人力成本壓力策略中的一環，以避免過度倚賴人力；至於赴美設廠是否成真，仍將視集團需求及實質效益而定。

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ABB之RobotStudio模擬軟體

ABB's simulation and offline programming software, RobotStudio, allows robot programming to be done on a PC in the office without shutting down production। （上圖引用自下列網站：http://www.railway-technology.com/features/feature61271/feature61271-1.html）

RobotStudio是ABB機械人所提供之數位虛擬模擬器，系統規劃工程師可利用該軟體進行自動化系統之規劃與模擬，並且可離線編輯機械人之軌跡程式，而採用視覺化之呈現方式，可使所有參與人員簡單明瞭知道即將導入之自動化系統全貌，進而可進行細部檢討，當然也可向未來的用戶詳細解說製造流程，另外對於內部主管及其他平行單位之溝通也是很方便的工具，也就是說可透過數位規劃的方式可同步進行多方案之效益評估，大幅降低風險與成本，使自動化之效益極大化。

下列則為富士康導入自動化之成功案例：
時間就是市場，時間就是產量，時間就是金錢

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富士康主要生產個人電腦、伺服器、電腦週邊設備等。該公司之深圳工廠有 8 萬多名員工，是中國業內最大的企業，而該公司擁有許多知名客戶，例如Dell、Apple、HP、Cisco、Symaco 和 Nokia 等。
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「圓柱座標－SCARA」機械人與「直角座標－Cartesian」機械人的選用？

KUKA ROBOT的應用實例

上圖引用自：।com/2006/08/21/kuka-robotics-scara-robots/">।com/2006/08/21/kuka-robotics-scara-robots/">http://edageek।com/2006/08/21/kuka-robotics-scara-robots/

本文參考自RobotWorx：Robot News (Which is Better? Scara vs। Cartesian Robots) ; http://www.robots.com/blog.php?tag=44 ,October 22, 2007

SCARA及Cartesian這兩種機械人是自動化系統中常見的應用機種，但到底哪一個比較好？有時候真的難以抉擇，不過其實每種機器人具有獨特的特點和優勢，透過詳細的評估與瞭解未來自動化的工作空間及應用產品，應該可以做出最佳的決定，而一般評估之重點則包含下列項目：

作業範圍：
SCARA機械人的體積小並且很靈活速度快，而在其圓形工作範圍內很適合進行彈性式的自動化生產，所以很適合應用於狹小空間的自動化，至於Cartesian機械人工作範圍形狀為長方形，而工作範圍可以設計成很大，但相對的Cartesian的架台剛性要很強壯，所以架台的結構將會佔用不少的空間，雖然可以省下作業區域的地面空間，但相對的廠房高度則需保留給架台。

運動模式：
SCARA機械人比Cartesian機械人更具彈性，因為SCARA機械人具有四個軸向的運動軸，堅固的SCARA機械人可以在一個平面上很彈性且靈活的運動，至於速度上SCARA機械人比Cartesian機械人快，因為SCARA機械人可以減少很多不必要的運動軌跡，至於Cartesian機械人則屬於X，Y，Z三個方向運動模式，而Cartesian機械人的精度常常取決於架台結構的強度，凡越強的結構體則運動後的精準度越高，而Cartesian機械人最適合用於直線運動的自動化，例如單調直線的插拔、搬運等動作。

尺寸與重量：
SCARA機器人的有效載荷能力比較小，所以比較適合於小型的物體，至於Cartesian機械人因為有效載荷較大，所以適合重物及大體積的物品，所以自動化的規劃一定要從產品的尺寸與重量著手進行規劃。

作業環境：
機械人常於高溫或液體污染的環境下作業，而於結構上SCARA機器人的每一個關節可以密閉，所以可以輕易的發展出防水型的機械人，至於Cartesian機械人雖然可以有些保護措施，但活動部難以全面的防護，所以Cartesian機械人難於充滿液體的惡劣環境下工作。

如何進行機械人系統的規劃與設計？

FANUC與Yamazakimazaku的綜合加工機搭配的機器人單元

上圖引用自機器人世界情報網 http://www.robotworld.org.tw/index.htm?pid=10&News_ID=802

傳統的工廠的自動化系統非常複雜，於規劃及設計階段需要考慮站別、佈局、排程、物流、安全、作業、維修、訓練等等問題。如果沒有好的規劃與設計，導入的自動化系統除了沒有效益外，甚至可能造成日後安全及維修的問題。而最新的規劃與設計方法是採用電腦生產輔助工程（CAPE），因為電腦生產輔助工程（CAPE）可於成本、交期限制下有效率的規劃機械人系統，讓使用者（End User）或系統整合商（robot system integrators）可於投資前先行模擬佈局、生產循環時間、物流、產出量，降低系統安裝及上線時間，甚至可以進行成本分析及投資報酬（return-on-investment）分析，甚至可以利用CAPE達到同步工程，大幅縮短產品上線時間，對於使用者（End User）而言價錢不再是唯一的考量，因為系統整合商（robot system integrators）可以幫使用者省下更多的時間與金錢，雙方的關係更像是合作伙伴的關係。

精實生產之驗證方案

上圖為模擬製程及產出報表

引用自 http://www.visualcomponents.com/Solutions/PartnerSolutions

Toyota精實生產就是目前業界所熟知的「Lean」，其主要目的是希望透過集中生產力的方式，以較少的生產成本，製造出最高的產品價值。而「Lean」的中心思想在於，將正確產品數量在正確的時間、地點，以最少的資源和搬運時間下，呈現出高品質高產量的產品，但如何確認測試或證明他們所提出的改善方案的工作？尤其精實生產本身一種禪學，是一種工作的態度，而全球化的企業尤其更會遇到文化差異而導致精實生產無法推展或是成效不彰的問題。

Toyota在這個世紀大約已經投資了百億美金於IT技術上，尤其是2003年投資二十億美金的「全球改善- Global Kaizen」計畫，該計畫為開發出3D的Virtual Communication系統，讓Toyota可以於設計時，便進行製造的規劃與模擬，當然也可與全球的工廠進行連線溝通，而設計階段的工程設變成本遠低於量產後的變更，說穿了也就是將創新的IT技術與「精實生產」精神結合，創造出次世代的「數位精實生產」。下列三篇文章即是談到「精實生產」與「資訊策略」的結合!
Toyota Motor Manufacturing, Kentucky ,Inc http://www.toyotageorgetown.com/tps.asp
Lean Manufacturing and IT Strategy
http://itstrategyblog.com/lean-manufacturing-and-it-strategy/
Toyota’s IT Investment in Global Kaizen
http://jmok007.wordpress.com/2009/09/08/toyotas-it-investment-in-global-kaizen/

目前，坊間有許多企業和顧問公司正各自採用不同的精實解決方案，希望藉此引導企業本身或所服務的顧客走向精實生產的模式。然而直到現在，依然有許多企業和顧問公司仍缺乏能夠測試或證明他們所提出的改善方案真實性的模擬工具，畢竟不是每家公司都能向Toyota一樣可以負擔如此高額的費用進行IT技術的開發，但如何對應這樣的問題，是否有中小企業專用的數位工廠？最近歐洲的Prodatec 開發出一套精實生產的測試工具，該工具或許是未來的解決方案。

Prodatec（http://www.prodatec.fi/）為芬蘭一家管理顧問公司，該公司於Visual Components下開發出一套，能模擬精實生產必須達到的幾個要素，例如：人因工程(動作分析)、看板系統、FRS 等。利用Prodatec 模擬工具，可以實際反映出生產系統及人員、存貨、資源的狀況，該公司之目的為希望能利用該平台進行模擬達到精實生產的解決方案。
http://www.visualcomponents.com/Solutions/PartnerSolutions

數位精實生產時代來臨!

圖片引用自 数字玻璃房　探秘奥迪全数字化总装车间

来源：中国汽车画报 作者：黄涛 09-11-09 15:40

電腦與網路的崛起改變了人們的生活，從產品的設計到電子商務交易都蓬勃發展之中，而工廠的效率當然也隨科技的進步而不斷增加，許多工廠的物流、生產流都因為導入MRP/ERP等系統而使得管理效率大幅的進步，所以目前許多製造的議題都圍繞在「精實生產」與「彈性」上打轉，但是這套系統真的適合所有的產業導入嗎？

「精實生產」的手法簡單易懂，但難的是不易建立「精實生產」的文化，所以企業必須花費許多的金錢與時間來建立體制或使用軟體來規定員工，但此時卻又失去了彈性，實際上很多工廠於導入「精實生產」後，發現工廠的效率並未大幅度的改善，反而增加很多的文書作業，這也不表示「精實生產」是不好的，只能說部分企業的先天體質上就是不適合的，例如某些企業處於產品生命週期短且變化快市場之中，一定要等到生產線建立好後，才能進行站線觀察與改善時該產品，當然此時該產品可能就已經結束了，至於高階或管理階層的支持度、員工配合度、文化差異、供應商的反抗等等因素，其實也都是造成「精實生產」失敗的可能原因，所有的人都知道好的規劃設計優於事後的改善，所以「精實生產」向前的整合是未來不可避免的趨勢。

今天汽車產業也開始面臨產品生命週期縮短的問題，「精實生產」的邊際效益不斷低減，其實也是時候該有創新變革的時候了，以往很少有資料提起Toyota 汽車於IT 的投資，據網路消息得知Toyota 在這個世紀已經投資了大約百億美金於IT 技術上，尤其是2003 年投資二十億美金的「全球改善- Global Kaizen」計畫，該計畫為開發出3D 的Virtual Communication 系統，讓Toyota 可以於設計時，便進行製造的規劃與模擬，當然也可與全球的工廠進行連線溝通，而設計階段的工程設變成本遠低於量產後的變更，說穿了也就是將創新的IT 技術與「精實生產」精神結合，創造出次世代的「數位精實生產」。

1.Toyota Motor Manufacturing, Kentucky ,Inc 網站內容
http://www.toyotageorgetown.com/tps.asp
2.Toyota’s IT Investment in Global Kaizen
http://jmok007.wordpress.com/2009/09/08/toyotas-it-investment-in-global-kaizen/
3.Lean Manufacturing and IT Strategy
http://itstrategyblog.com/lean-manufacturing-and-it-strategy/

金屬模具之機構與搬送模擬應用

Insecta Concept Car Trades 6 Legs for 4 व्हील्स By Keith Barry October 23, 2008 3:11 pm Categories: Cool Cars www.wired.com/autopia/2008/10/ah-grasshopper/

近年來汽車造型設計開始大量的應用許多複雜的曲面，這樣的情形也使得模具開發上出現許多的需要考慮的問題，例如負角、加工夾持，預留量、結構等因數，而CAM等機構是其中最常應用的，而通常工程師於應用CATIA或SEIMENS等設計軟體進行設計時只能進行靜態的動作模擬，但是實際上有許多運動狀況需要去確認，例如搬送機動作或是CAM的機構模擬，如果沒有考慮到時可能需要花更多的時間將機構拆下進行重新加工研合，浪費許多的時間與成本。

3DCreate-金屬模具CAM作動模擬


3DCreate-機器人與衝壓機之協同作業模擬規劃

數位工廠應用案例（餐廳前後場規劃）

L'ATELIER de Joel Robuchon以開放式廚房的概念，呈現輕鬆無束的法式料理，圖為香港店店景
引用自realivy 買、食、玩 放題：http://realivy.pixnet.net/blog/post/3128098

何謂生產管理？作業管理？
廣義的來說，作業管理即是對所有和生產產品或提供服務有關的活動之管理，生產與作業管理這個名詞，是在近十年才被廣泛使用，先前通常只被稱為生產管理，名稱上的轉變，反映了產業界的變革，這種趨勢和我們如今對服務業越來越重視的趨勢是一致的，因此當我們談到生產與作業管理時，我們並不特別強調所考慮的範圍是在製造業或服務業上，事實上許多管理上的原理及工具，都是可以共同使用的。

服務業簡易規劃概念？
製造業考慮產能，服務業考慮等待線。一般服務業以拉式生產模式較多，而且需求通常難以預期且與客戶接觸頻繁，舉例來說，當你購買一台電腦時你並不必須要見到製造電腦的人，而當你進入餐廳時則很容易接觸到料理食物的廚師，所以於客戶的接觸程度要比製造業高的多。所以於餐廳之佈局邏輯則與工廠完全不同，必須考慮顧客接觸程度為前提進行設計，也就是說與顧客接觸程度很高的時，則提供服務的場所應該盡量靠近顧客，而提供服務的後場也要盡量符合尖峰與離峰時的需求。而以餐廳為例，最好將地點設置於人潮流動量大的地方，而餐廳的空間大小則需考慮尖峰時的顧客總數量。

傳統的規劃方式：
大部分的餐廳前後場規劃都是以經驗為主要依據，而慢慢地一些有經驗的人也開始整理出一定之規則，讓以後的規劃者有所依循，而規劃除了需求的預測外，餐廳內的空間及動線則是規劃的兩大核心，以空間來看可以注意餐桌的位置、座椅、廚具、餐具櫃等等空間的佈局，此時形式還不是重點，重點是空間的配置，例如餐桌部分必須先確定你所希望的餐桌形式及使用人數，一般來說圓形的餐桌比較佔空間，而長形餐桌較具現代感，至於座椅則需配合餐桌，同時也要考慮椅子拉開的距離，至於廚具及餐具櫃則需考慮收納及調理時的動線，而談到動線時則，而應考慮所謂的過渡空間（連接兩個空間的地帶，例如椅子拉開的距離），因為一旦顧客入座後將會改變前場的送餐動線及顧客出入動線，這也是決定顧客是否要用餐或是重新光顧的重點，當然後場則需考慮顧客點餐及調理食物的流程與步驟。

創新的規劃方式：
電腦技術不斷的提升，現在於規劃餐廳時可以利用創新的數位軟體（3DCreate）進行佈局與模擬，除了可以呈現未來餐廳內外場佈置，也可以模擬由點餐到出餐的所有動線，了解人員利用率及產能，進一步決定人員及空間的的配置佈局，等待找出最佳的解決方案時則可大膽的進行投資，可降低需多投資風險，而以下則是一個簡單的義大利餐廳的應用案例：

勞動合同法對自動化產業之影響

勞動合同法漫畫

上圖引用至下列網站：www।xyzlove.com/.../ldhtfzybs/ldhtfzybs.htm

勞動合同法之效應：
維護勞公權力是正確且符合符合世界潮流的作法，中國具有廣大的內需市場，廉價勞動力吸引高度污染及不人性化的工廠也應該逐漸走入歷史，所以中國於2008年起開始實施新版的「勞動合同法」，不過這項政策卻對企業造成巨大的衝擊，勞動合同法對於企業的用人規定比較以往苛刻，現在可以允許勞動者可隨時更換工作，但企業卻不能隨便解雇員工，這可以由「效率」與「人才流動率」兩個面向來看。

由效率面來看的話，目前中國是全球的製造業基地，大多的企業都是傳統的加工製造業，以往靠的是低廉的勞動力價格來取勝，手工作業多且生產效率低落。但新「勞動合同法」公布實施後，企業用人的成本大幅增加，形成產品價格上升競爭力下降，雖中國內陸二線城市崛起還可以提供大量的勞工，但工資上漲的壓力極大，就算把工廠遷設後於短短幾年內也會遇到相同的問題，這件事情對許多沿海的企業造成極大的衝擊，不少公司面臨著倒閉的風險，當然這也不能光看中國內部的問題，越南等中南半島國家正以更低的人力成本複製中國以往成功的模式，所以這時候不能再採用以往的人海戰術，而適時導入半自動或自動化設備可以抒解很大的壓力。

至於「人才流動率」部分則是如果企業不能適時調整人力資源的體制，很容易形成劣幣逐良幣的現象，講仔細一點就是優秀的員工因為本身技能或知識較佳，所以移動彈性比較強，則很容易因更好的待遇而離開，相對的比較差的員工則因為移動彈性弱則選擇一直留在原地,我想大家都知道人才是企業決勝的重要關鍵因素，中國高流動率的人力資源早已不是新聞，當然企業為了留住人才，則必須不斷提高薪資待遇並且改善員工的工作環境，但還是難以控流動率，公司逐漸變成了發薪水的培訓學校，不斷的花錢招募新人，而新人一旦上手後則馬上離職；而打算招募具備經驗的人才，又可能又會遇到漫天喊價的現象。況且一個員工的離職，損失的不止是該名員工產出的價值，其中工作交接時的業務損失更是難以計算，而員工交接的過程損失相對於非常高，所以許多穩定且重複性的工作可以考慮以設備來取代，因為設備不會流動而是用攤提的方式,所以可以解決部份缺工的問題。

自動化產業
自動化是指由人類創造出來的工具，該工具之目的為取代人作業，而所謂的工具可區分為軟體與硬體，硬體方面例如生產線的沖床、治具、機械人、工具機、輸送帶、電腦等等可以取代人工的作業都算，而軟體部分例如資料庫、程式等等。雖然以往傳統的自動化技術一般應用在工業大生產上，但在民生領域也開始有廣泛應用。而目前對於中國製造業而言，將生產過程自動化是解決目前困境的唯一途徑，只有大規模提高生產的自動化，才能夠真正提高生產效率，人在工廠的目的為管理機械的生產品質，去除原來人管人的不穩定性,而自動化率高後表示需求人力逐漸減少，而機器的穩定性高於人，所以生產出來的產品的品質也將變得更加穩定可靠。由此可見中國的製造業在不久的將來只能通過大規模提高生產線的自動化水準來擺脫目前的問題，這將給中國的自動化業帶來很大的商機，而目前中國的自動化業還萌芽階段。
其實光是導入自動化是不夠的，其中必須搭配精實工程才可以產生效率，也就是導入低浪費的自動化，這樣製造成本才會低，因為製造業一向非常注重「生產成本」，過渡導入自動化將導致過高的「生產成本」，這將失去產品競爭力及壓縮利潤空間，所以精實自動化才是未來的趨勢，歐美日等國家目前以「數位工廠」等虛擬製造技術進行自動化系統的規劃與設計，可大幅降低風險，使未來導入之自動化系統達精實之境界，這樣才可以完全解決不斷上漲的人工成本。

上圖為加油箱之自動化生產線

圖片來源：先構技研

自動化導入趨勢與數位製造之結合

上圖為工具機自動化系統之圖示（本圖示及文章引用至先構技研）http://www.prefactortech.com/c_innovation_automation.html

為何要導入自動化?
1।降低人工成本。2।品質提升。3।去除重複性的困難作業或重負荷作業。4.增加產量。5.追求產品的彈性。6.降低材料浪費。7.安全法規。8.降低人工的流動率及訓練成本。9.降低資本投資。10.行銷廣告。

導入自動化的流程？
1।問題點定義。2.擬定生產策略。3.自動化系統規劃模擬。4.自動化系統效益評估。5.細部流程、機構、電控設計與模擬確認。6.安裝系統。7.系統試車。8.量產上線。

自動化的趨勢？
台灣與大陸的人力成本增加是不變的趨勢，而隨著設備售價逐漸降低，未來將形成一個黃金交叉點，屆時為降低人力成本支出時將開始大量的採用自動化設備，加上中國大陸已成為全球重要的一個市場，以往利用廉價勞工的方式不在，加上安全法規及勞工意識抬頭，這都將影響企業的生產策略轉向自動化方向發展，而在不久的將來台灣與大陸都將開始大量的採用自動化系統。自動化機械人系統的選擇必須追求效益前提，如果只有單機系統很難發揮綜效，而最佳的機械人系統必須整合周邊的系統，其中包含物流、生產流、資訊流的問題，否則自動化將淪為高級的玩具，至於安全、作業性、維修方便性等也是考量的重點，也就是未來自動化系統的採購將不在只是單機而會朝系統整合的方向進行。 電腦輔助規劃（Computer-Aided Production-Engineering簡稱CAPP ）則是最佳的解決方案，數位模擬可使機械人系統於規劃階段瞭解系統的效益，「數位工廠」則是電腦輔助規劃領域另一個代名詞，2002年起亞洲區的日本、韓國、台灣便開始積極導入此技術應用於自動化系統的整合，而「數位工廠」可於於電腦中確認機械人的動作、夾治具干涉、設備連動、安全關係等等，使系統達精實階段才進行投資，而「數位工廠」這樣的創新技術除了可以應用於新機械人系統外，也可用於運轉中的機械人系統，而其概念則為整合「自動化」、「精實工程」、「數位工廠」三大領域，使自動化系統發揮最大的效率。

如何選擇自動化？
自動系統包含機械人、電控系統、機構系統、供料系統、搬運系統等幾大系統，而導入之評估需考量這幾大系統之優缺點及成本之關係，然後進行效益之評估，這當然也包含系統整合商的能力，系統整合商除了要有相關系統的整合經驗外，對於製程的瞭解也相當重要，所以整合商與製造商必須彼此緊密的配合才可完美的完成導入專案。畢竟製造商要的是有效益的自動化生產系統，並只是導入少數知名品牌的設備，所以系統整合商的角色格外重要，能力不足的系統整合商易安裝出沒有效益且高風險的自動化系統。

回收年限計算方式？
一般機械人自動化系統於正常使用狀況下可以運轉10~20年，只要自動化系統之投資可於4年內回收即是不錯的投資選擇，而其實一般評估都以低減人工成本、產量增加、浪費減少、降低人工的流動率及訓練成本等作為主要的計算指標，至於品質、安全及工作環境改善等非常難以量化，但可依公司之文化與規定進行一定比例之調整，以下則以一個簡化後之案例進行回收年限計算示範。
個案：某金屬製造公司之A產品年產量為100萬個，採兩班制模式生產，每班需要2位作業員進行作業，每位作業員之年新約50萬，另加上勞健保及勞退之費用，每年每位作業員之用人成本約55萬，也就是每年之人事成本約220萬，而導入自動化系統後可取代4位作業員，而導入自動化系統之成本約550萬，每年之保養及耗材約30萬，於不考慮利息、薪資上漲、設備折舊等等因素下，區分為兩個解決方案，分別為人工生產及導入自動化設備，而經過簡易之計算結果如下。

經由上述之計算可知道設備之投資其實已經第三年回收，第四年起均開始獲利，也就是第四年只要可以支付變動之營運成本即可，另設備其實可運用長達10~20年，也就是第四年開始製造商之製造成本將大幅降低，另該公司同時申請政府之投資低減補助方案，綜合上述之計算可知這個自動化系統是非常值得的投資案。

如何實踐「精實生產」？

生產線規劃之示意圖 (本文章與圖片引用至先構技研 )

http://www.prefactortech.com/c_innovation_lean.html

要發揮「精實生產」功效不能只是訂定遠大的目標或是全盤抄襲別人，要內化到日常的行為才可以達成，就是說要將「消除浪費」這樣的觀念深植於公司每個人的心中，並具體反映於外在的行為，雖然「消除浪費」這樣的觀念聽來簡單，但要成功的落實需有過人的決心、耐力與強大的執行力才可完成。

為何要採用「精實生產」？
製造業的「生產成本」於營運成本中往往佔極高的比例，而過高的「生產成本」難以滿足客戶的需求，太低則壓縮本身的利潤空間，況且製造業還有許多的固定成本要去攤提，所以降低「生產成本」便成了企業存亡的關鍵。

經理人該怎麼做才能消除浪費？
「自省」就是透過自我意識來省察自己言行的過程，其目的正如古人朱熹所說：「日省其身，有則改之，無則加勉。」，經理人應該將同樣的道理運用於「精實生產」上，其實也就是要先瞭解浪費的所在才能進一步的改善，但何謂浪費？浪費的標準是要先定義的，我們必須才能承認浪費的存在，使浪費無以遁形才可以進行改善。而雖然浪費的標準不一，但其實只要生產活動中沒有增加產品的價值就是浪費，這或許有點難判斷，但以搬家公司的搬運走動為例的屬有價值動作，但於工廠之中的內物流搬運卻屬無價值動作，其實簡單的講就是客戶是否願意為這些生產活動付出金錢來購買？有了這樣的觀念後便可開始檢視你的工廠，一般不會產生附加價值的活動包括等待、走動、搬運、檢驗、整修等，不過部分動作與「失敗成本」相關時仍是需要的保留的，例如檢驗便是一個典型的動作，顧客可能因為品質不穩定而降低對於產品的購買慾望，此時維持檢查的動作則是必要的，說穿了就是跟製程的水準有關，以製程能力較弱的公司要利用檢驗的來掩蓋品質的變異。

「精實」要從何處開始實施？
客戶對於產品價值都是由製造現場實現，所以企業的命脈就在製造現場，而製造現場卻常是所有缺失的總匯集處，不論是需求預測失準、製程不順、廠房佈局干涉或是後勤中斷等等，所以落實「精實生產」要由現場開始。
除了各單位的問題都流向製造現場外，其實現場人員其實屬於比較弱勢的一群，每天都必須達成產量外，還要兼顧品質、交期、成本等一大堆問題，而在這樣的環境下，他們只得在現有環境下選擇各自的決定生產方式，所以見招拆招、長時間逾時工作和動用備用資源都成了家常便飯，而最後的結果便是動用遠超過規劃多出許多的資源，才能維持生產作業的運轉，這樣當然會產生出許多額外「浪費」。
其實沒有人樂見「浪費」，他們也觀察得到「浪費」的產生，但卻往往得不到適當的支持，如果放手讓他們去執行改善的話，其實也難以改善這些問題，因為很多問題超出現場人員的能力範圍，就算改善好也成效不佳，因為問題的根源永遠改不好，所以「得過且過」的心態很容易瀰漫在工廠之中，所以要落實「精實生產」要各單位一起由現場開始，當各單位將不良流入下工程視為一種可恥之事情時， 落實「精實生產」將不再只是口號。

如何落實精實生產的理念?
「精實生產」理念的改造必須由多面向進行，而體制、觀念、流程則是最基本的幾個面向。例如體制面就必須與搭配「績效管理」，因為「精實生產」之目的為改善製造成本，如果改善後沒有更好的話何必改善？所以「績效管理」為一個指標的量測工具，這個的體制可以避免你將資源投入不需要的地方，至於觀念面則需要所有的主管們確實瞭解精實生產的內容及精神，再由主管到各單位進行推展，但最重要的是要從高階開始做起，這樣會有帶頭的作用，而其實施作法包含專案組織成立、教育訓練、現狀解析、擬訂活動目標、衡量指標制訂、定期檢討、績效回饋及修正計劃等等。而流程面則最為重要，因為精實生產所牽涉的範圍絕不僅止於改善個別的生產流程，它是一項複雜的工作，牽涉到組織內所有的部門，因此精實解決方案是跨部門且全面性的。也就是將浪費進入製造現場前先予以制止，如果細心觀察的話，通常可以發現產品設計與生產技術階段留下許多潛藏的浪費。例如產品設計中沒有考慮製造的變異，所以原設計不需某製程或材料，但為避免品質的變異無法量產，因此就多了這些成本，所以可由設計面就可以找出許多的浪費，至於產品生產流程的庫存、人力、設備、原物料等也都有很多可以改善的地方。

「精實工程」與「數位工廠」之結合？

面板廠之機械人搬運模擬示意圖

傳統的「精實工程」方式需借重經驗老到及密集的站線觀察才可能實現，但隨著科技的進步， 「數位工廠」的工具逐漸的成熟，工廠的應用也開始由試誤法走向數量決策，而SimX就是率先結合「精實工程」顧問與「數位工廠」工具的一家創新公司， SimX（http://www.simx.co.uk/）位於英國的數位工廠顧問業，提供「精實工程」與「數位工廠」之顧問服務，而該公司之合作伙伴PRODATEC則是負責提供相關技術資源。(http://www.fluidhouse.eu/index.php?option=com_content&view=article&id=26&Itemid=45&lang=en)而該公司提出加入模擬的流程進入「精實工程」後，將可為「精實工程」帶入另一個創新的領域，也就是「精實工程」不再需要等到生產線完成安裝後才能進行，事先可以電腦中進行確認，不論是新建或是改善，都可發揮極大的效益!以往生產策略及執行力的重要性很高，要拼的是建廠與量產的速度跟產品良率，但此創新技術出現後可於電腦中事先確認建廠或是改善的狀況，大幅降低風險跟失敗成本，建廠的成本可低減而速度自然也會加速，規劃建廠的經驗可快速的累積，屆時可將省下許多本來要投入建廠的人力，這些人力將可投入品質提升，也就是決策的品質提升了，因為資訊充足的關係，短期間市場對於這樣創新的應用技術可能還需要1~2年的適應期，但當大家都採用時下一步驟將演變為資訊戰，也就是比較誰可以預測的比較準確!所以看來還是先進者還是會持續保持一定的優勢!

數位工廠能為公共工程作些什麼？

上圖為交九站之全貌圖 該圖片引用自下列網站

http://farm4.static.flickr.com/3196/3143080549_ae7483746c_o.jpg

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台北交九站正式啟用　問題一大堆 (2009/08/19 16:04) 生活中心／綜合報導
下列文章引用自下列網站：http://www.nownews.com/2009/08/19/11458-2494109.htm
耗資109億元的台北交九轉運站，今天(19日)正式啟用。上路第一天交通情況良好並未出現塞車情況，但是部分樓層還有工人在施工，搭車轉乘的乘客也缺乏告示牌可提供相關資訊，更令人擔心的是轉運站規劃一進一出的動線，萬一遇上交通顛峰時間，恐怕會使承德路週邊出現車潮。 位於台北市承德路與市民大道交叉口的台北車站交九轉運站，今天開始試營運，各家客運已準備好在轉運站搭載乘客，許多民眾體驗過後卻發現問題一大堆，不知情的旅客前往舊站撲了個空，想前往新站搭車卻沒告示牌可看，甚至不知道在何處可買到車票；不只民眾困惑，還有客運司機也分不清楚上下月台的位置，在上車月台就放乘客下車。 搭車民眾表示，可能是交九站才剛開始營運，所以什麼都很混亂，但是他們好像也還沒有準備好；也有部分乘客給予正面評價，裝潢亮麗的新大樓比之前轉運站大上許多，方便的班表顯示系統，讓乘客一目了然。 至於外界不斷質疑的行進動線，台北轉運站規劃一進一出，不少人擔心會造成承德路、市民大道大塞車。台北市公共運輸處長鄭佳良對此表示，已做過兩次大規模壓力測試，事實上是有些影響，但是可以控制的，未來在週五下班時段和連續假期都將會考驗交九轉運站的運轉能力並加以改進。
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事先的模擬確實可以降低許多的風險，筆者不知當初交九站是否有進行動線的規劃模擬？不過在數位工具如此便利的時代中，看到這樣的新聞不禁感到難過，縱然耗資109億公共工程其實也是土法煉鋼法吧，其實筆者每天都經由市民大道上下班，也有稍微觀察一下交九站的動線，個人覺得未來交九站的動線規劃並不好，交通一定會打結，但也沒有辦法啦！因為工程已經完成啦，不可能打掉重建，也只能耐住性子慢慢調整，全民也只能一起接受吧！希望未來的公共工程都可以事先進行規劃模擬，先把未來的物流確認清楚再開始進行建設，不然可能又是另一個全民買單的失敗公共工程。下例為數位工廠於物流業之應用

數位工廠的實現案例（2009機械人展）

上圖為先構技研於機械人展之攤位圖示

台灣的先構技研於2009機械人展中展現數位工廠中的虛擬與實現的應用技術!可降低規劃設計風險,提前實現精實生產的可能性,相信這樣的創新流程將會改變目前台灣生產技術的流程!在這分享給大家參考! 先構技研-2009台北國際機械人展(自動化視覺滑鼠組裝系統)

數位工廠的新趨勢!Visual Components

上圖為於Visual Components所產生的工廠模擬圖示

資料來源：先構技研

近年來數位模擬的技術逐漸成熟,軟體價格逐漸下降,而軟體功能則是突飛猛進,以往不論是機械人或是物流的模擬都需要高素質的專業人員加上許多的條件設定才可能完成,但這已經不再是某些特定族群的高級玩具,價格逐漸平民化後吸引更多人投入。

現代經濟分析一般認為供給與需求雙邊共同作用決定了價格，而因為技術的創新使得價格下降,將會讓需求的族群擴大,也就是說以往購買軟體及教育訓練可能是千萬等級的投資,但解決的問題卻又只有百萬的效益,這樣明顯不符合效益,但當軟體及教育訓練下降到百萬等級時,此時則讓許多潛在的客戶開始變成目標的客戶。而Visual Components就這樣的一項創新產品,該產品目標為中小企業,但因為該軟體的功能強大,所以不論對於大型或是中小型企業都會有吸引的作用,但因為Visual Components與CAD整合性還不太完整,還不至於影響原來採用DELMIA或是西門子PLM等高級產品的大型客戶,但目前金融風暴肆虐,許多大型企業也難以負擔以往高級的產品,當然也有可能轉而採用Visual Components,此時對於DELMIA或是西門子PLM也只有進行價格調整或是服務提升才能留住原來顧客的心!

數位工廠於汽車業之應用(Digital factory in vehicle manufacturing)

資料參考來源：先構技研 (http://www.prefactortech.com/VisualComponents.htm)

Visual Components 介紹：
Visual Components 為複雜的自動化系統設計提供了一個低成本高效率的解決方案。其特點包括有：輕量化工具，大量可重複使用的模擬元件，簡易客製化，易於分享檔案等優點。而Visual Components 獨特的產品系列可提供自動化市場中的上下游廠商各式模擬需求上的廣泛支援。其中包括了物流系統中的離散事件模擬(Discrete Event Simulation)、自動化製造系統中的資源模擬(Resource Simulation)、以及作業現場的人因工程模擬(Ergonomics Simulation)等等。

最近於Visual Components 發展出來的功能展示為快速的製作治具概念!可以產生治具式樣書、成本估價書、模擬動畫!甚至可以與CAD連結,也就是可以直接出圖製作!而至目前為止已經可以解決許多生產技術人員於規劃的問題,至於也省下於設備發包所需製作資料的困擾!