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導(dǎo)入自動化前,需先確認(rèn)導(dǎo)入的目的。例如人工取得困難與降低人力成本就是兩個不同的目的,前者為剛性需求,后者須進(jìn)一步分析投資報酬率,例如新購的自動化設(shè)備會有維修成本與折舊攤提,停機造成產(chǎn)能損失,自動化程度高的產(chǎn)線須要增加 CIM工程師維持運作,如目的只是為了減少一兩個作業(yè)員的人力成本,可能不是個好主意。除前述之外,常見的目的還有增加產(chǎn)量、改善質(zhì)量、避免危險與高負(fù)荷的人工作業(yè)、營銷廣告等。
再來就是自動化的規(guī)模,這與投入的成本與后續(xù)維護(hù)的復(fù)雜度息息相關(guān),甚至呈指數(shù)成長。例如從設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備 EDC(Electronic Data Collection;電子資料收集)、自動化制造單元、自動線,一直到自動化工廠。這些前提的基礎(chǔ)是設(shè)備之間具備串聯(lián)能力;或是另外施工將設(shè)備訊號接出,但依設(shè)備商或設(shè)備特性會有一定限制。
建議先從簡易又能帶來前期效益的做起,循序漸進(jìn)的改造整個工廠,避免一次投入過多、規(guī)模過大卻難以回收或維護(hù),畢竟人機料法環(huán)與原本的不同,要接手營運會衍生不少新問題要處理。
就經(jīng)驗來看,將工單信息與設(shè)備信息進(jìn)行整合,或者建立一個自動化制造單元,成效較高;前者將信息整合節(jié)省人工輸入資料與提升資料正確性,導(dǎo)入時程也較短,后者用于量產(chǎn)型產(chǎn)品效果較佳,待使用者對自動化有信心后再逐步更換其他工作站。
從自動化制造單元到自動化工廠,前期的評估規(guī)劃作業(yè)相當(dāng)?shù)闹匾?,卻容易被忽略,復(fù)雜的制造單元或自動線,可尋找 3D 制造模擬的廠商規(guī)劃 Layout 與自動化流程,例如規(guī)劃一只機器手臂對 N 個機臺的制造單元,自動化設(shè)備與周邊硬件的擺放,檢查設(shè)備移動中是否會產(chǎn)生干涉(碰撞),自動化模擬并調(diào)整出最大的產(chǎn)能或最高的稼動率,以及最適合的數(shù)量 N。
另一個值得注意的是,若硬件建置后才變更 Layout,衍生的重新安裝、調(diào)教、測試的成本往往相當(dāng)昂貴,百萬以上的代價屢見不鮮。所以,此階段的規(guī)劃著重于可行性、效益最大化的評估,而另外需注意的是單一工作站產(chǎn)能變大,可能會因此造成過多的在制品而只好關(guān)機停線,反而無法發(fā)揮出最大的價值。
機械手臂應(yīng)是大多數(shù)人對自動化的第一印象,也是眾多設(shè)備中少數(shù)的主動性設(shè)備,加工設(shè)備大多都是處于被動,因而制造單元中的機械手臂控制了多數(shù)的物流作業(yè),對于小型工件且制造速度快的制程多搭配四軸手臂,大型且移動較復(fù)雜的則以六軸居多,視情況可加裝俗稱第七軸的走行軸。
相對于量測或加工,較簡易的是進(jìn)行設(shè)備上下料,而目前已有大廠的機械手臂搭配 AOI(Automated Optical Inspection;自動光學(xué)檢查),可減少累積誤差造成的坐標(biāo)定位問題,并根據(jù) AOI 判斷取放工件的位置,也可透過 AOI 進(jìn)行工件尺寸的量測。量測或加工的難度相較之下就高出很多,例如拋光、研磨、焊接等作業(yè),各大機械手臂品牌的強項就各有不同,也因工件形狀的復(fù)雜與精度要求影響成敗。近十年來機械手臂售價已較早年降低不少,甚至接近 50%,對于有意導(dǎo)入自動化的公司也是誘因之一。
系統(tǒng)整合也是整體評估重要的一環(huán),主角其實是工件本身,系統(tǒng)幫助工件帶出制造信息去完成整段加工流程,關(guān)鍵就在于工件身分的辨識。當(dāng)工件進(jìn)入到制造單元時,透過工件或載具上的條形碼或 RFID(Radio Frequency Identification;無線射頻辨識)以傳感器辨識身分,與 MES 取得相對應(yīng)的制程配方 ID(Recipe)、派工(Dispatching)信息、EDC 等等,ID 合法的工件進(jìn)行加工并收集信息回報 MES,如進(jìn)出站時間、EDC、使用的設(shè)備等,非法的則移至排出口。
至于要進(jìn)行彈性制造,則少不了上下位系統(tǒng)整合,一方面須要依工件更換設(shè)備上的配方,另一方面需搭配彈性夾治具、自動換爪、自動換模系統(tǒng)、自動刀倉,才可減少換線時間,硬件在這部分有時反而是最難的項目。