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無人工廠興起 有利產業長期發展
自動化生產將成趨勢

【作者: 陳于風】   2013年03月12日 星期二

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2010年是台灣有關「無人工廠」概念火熱的一年。當年行政院為了因應產業變遷趨勢,因此召開智慧自動化產業科技策略會議,針對製造業的工具機(控制系統)、產業機械、3C(產業機器人系統)、3K,綠能產業之LED、PV,及服務業之醫療(醫療服務機器人系統)、觀光(商旅服務機器人系統)等產業,責成由工研院機械所、精機中心、金屬中心及中科院等單位協同合作,針對短、中、長期的產業效益目標投入智慧自動化相關技術研發。


同一年,鴻海集團在飽受中國大陸經營成本不斷大幅攀升,且受到員工跳樓的衝擊之下,董事長郭台銘在該公司旺年會上表示,將調回部份常駐大陸的台幹,未來由他們主導高科技投資案。隨後,他解釋把擁有豐富經驗的台幹調回台灣,是希望由他們負責無人工廠設計研發等計畫,而鴻海將持續把重點放在自動化、全球佈局以及從製造轉向設計開發。


之後,於2011年7月29日,郭台銘在深圳出席富士康科技員工聯歡晚會時也表示,未來3年內將新增100萬台機器人取代人工勞動力,屆時富士康的生產效率將大幅提高。無獨有偶的,台積電董事長張忠謀也在2010年年初的時候,公布台積電2009年開始在南科斥資80億美元打造了一座無人工廠,而他曾在這座無人工廠的中央走廊駐足好久,驚嘆這座工廠將改變全世界。


一個是電子代工業霸主,一個是半導體產業盟主,不約而同的將集團未來的發展,寄託於無人工廠的運作,而政府部門也冀望透過加速扶植國內發展智慧型自動化產業,來推動「傳統產業全面升級」、「新興產業加速推動」與「製造業服務化、服務業科技化與國際化」等政策,進而打造產業未來黃金十年。


無人工廠起源甚早

從政府到民間企業都非常重視的智慧型自動化或是無人工廠究竟是什麼?


所謂的無人工廠並不是真的整個工廠都無人,嚴格說來應該稱為自動化工廠,或是全自動化工廠。它指的是將工廠部分或全部的生產活動透過電腦進行控制,並在該生產活動上配備有機器人或機器手臂等輔助工具來取代傳統的人力,做為生產力的來源。


在這種工廠的製程中,從生產指令和原料的輸入,經過各步生產流程之後,最後從工廠另一端輸出產品,這之間所有工作都由電腦控制的機器人、數位控制機床、無人運輸小車和自動化倉庫來實現,員工並不直接參加工作。因此,該生產活動只需有少數工作人員做一些核查,修改一些指令即可。


最早的無人工廠應該是在1952年;由美國福特汽車公司於俄亥俄州的克里夫蘭所建造用來生產發動機的工廠。在這個全自動化工廠裡,它所需的生鐵及其原料從一端輸入後,透過42部自動機器進行500種不同的操作和加工,最終不僅完成產品,還能夠檢查出不合格的產品。


自動化工業居於領先地位的日本,則是從1977年起,在通產省工業技術院召集下,結合20家企業,並耗資137億日圓後,於1984年4月9日築波科學城成立世界上第一座實驗用的無人工廠。


在試運轉之後,發現到原本需要動用近百名熟練工人和透過電腦控制使用兩周時間所製造的小型齒輪轉動機、柴油機等,現在只需要用4名工人、花一天時間就可生產出來,工時不到原來的千分之三。在這座無人工廠裡,從各步驟所需進行加工的部件,到線上組裝,直至成品檢查,都可在無人的情況下自動完成。


不只可節省成本

看到上述所描繪的無人工廠,相信很多受苦於基層勞動力缺乏,以及勞動工資大幅增加的廠商,應該都會大為心動。然而,若純粹將無人工廠視為對應勞動成本上升的解決方案,亦為之偏頗。


圖一 :  最早的無人工廠是由福特汽車公司,在1952年,於俄亥俄州的克里夫蘭所建造用來生產發動機的工廠。  Source:redorbit
圖一 : 最早的無人工廠是由福特汽車公司,在1952年,於俄亥俄州的克里夫蘭所建造用來生產發動機的工廠。 Source:redorbit

對台灣為數眾多的中小企業而言,要投資在無人工廠所需的金額,應可遠遠足夠彌補勞動工資的上漲;因此在思考設立無人工廠時,策略及戰略層面的意義遠大於實際戰術層面的應用。換言之,在評估是否值得投資無人工廠時,並非單純計算及比較所能節省的工資成本,與無人工廠所需的自動化設備之投資金額。基本上,無人工廠的效益除了工資成本的節省之外,尚有諸多效益。無人工廠的效益包括:


1. 解決招募不到勞工的困境

隨著勞工的工業安全意識日益高漲,現在可能薪資再高,這些工作也依然無法招募到足夠的員工。因此使用自動化機械手臂,或許成本高過使用勞動力的成本,但重要的是這些作業能夠得以進行,才有機會將整條生產線設立起來,使整體產能得以提升。


2. 自動化替代危險勞力工作

無人工廠可解決部分工作內容易造成環境污染,而對勞工或社區居民健康有長期影響者,例如噴漆、電鍍、塗裝、焊接等作業。從事這些工作崗位的勞工長期處於污染環境之下作業,一旦產生相關疾病後,勞工與企業間的訴訟糾紛所產升的花費,將遠非金錢可以衡量。


3. 提升生產良率及穩定性

隨著電子產品功能日益增加,但體積日益縮小,純粹靠人工組裝的工作,將導致良率無法提升,這之間所耗損的成本,事實上有可能數倍於使用自動化設備所需的投入成本。再者,針對一些需要熟練技巧的工作,使用自動化生產設備,可避免因技巧熟練之員工遭競爭對手挖角,而影響整體生產。


4. 落實在地製造策略

此外,對於客戶要求就近交貨,而客戶所在地的工資成本相當高時,如果能在當地設廠就有機會接到訂單,這時,無人工廠的設立將會是一項正確的策略。例如德國的Friwo公司,該公司主要生產電源轉接器,屬於電子業裡面相當傳統的產業,但該公司卻是在1975年率先於歐洲採用全自動裝配線來生產電源轉接器中的變壓器。


該公司在1990年時,也為了日益龐大的訂單需求,而將工廠外移到中國大陸。然而在2000年初,由於其大客戶Nokia的要求,希望Friwo能夠就近交貨,以便協助客戶更精確掌控交期與降低庫存。因此,當許多大廠到歐洲設廠皆落腳於捷克或匈牙利時,該公司卻是回到德國設立了真正的無人工廠,整條生產線僅需兩個員工看守即可,使該公司得以牢牢掌握Nokia的訂單,這樣的投資就不是僅僅節省勞動成本所能說明的。


然而,雖然無人工廠或是自動化工廠有著種種優點及外溢效益,但對於毛利不高的電子產業而言,每每考慮到一開始的投資金額就為之卻步。事實上,現今的機械手臂價格已經是20年前的一半,只要設備與輔助設備的售價持續降低,工人薪資成長的趨勢沒有改變,亞洲地區使用自動化生產設備的趨勢將無法避免。



圖二 :  無人工廠並不是真的整個工廠都無人,嚴格說來應該稱為自動化工廠,或是全自動化工廠。 Source:guancha
圖二 : 無人工廠並不是真的整個工廠都無人,嚴格說來應該稱為自動化工廠,或是全自動化工廠。 Source:guancha

剝奪vs.創造就業機會

雖然許多勞動團體對於無人工廠的設立抱持敵視態度,認為未來將進一步剝奪勞工的就業機會,進而使得失業率數據更行惡化。然而從另外一個角度想,目前年輕人學歷普遍大幅提高之際,新一代的工作者已經不同過去老一輩,願意待在工廠內從事如機器人一般的工作。


未來這些原本已經外移的企業,如果回台設立無人工廠,其實會增加對高階人力的需求,相對的也可吸引年輕人回到製造業,這將有益於國家產業長期發展,畢竟製造業與服務業必須同步發展,偏一不可。另外,目前許多台灣勞工不願意從事的工作,絕大多數都是引進外勞,事實上早已剝奪本地勞工的工作機會。


產業的調整必須持續不斷進行,就如同當年台灣傲視全球的製鞋、紡織、雨傘及自行車行業,在90年代被宣布為夕陽行業之後,大量的勞工從這些曾經熱門的行業退出,而後來電子、半導體及資訊產業的興起,則有效吸納了這些失業人口。因此未來無人工廠的普及,事實上將帶動整體自動化產業的蓬勃發展,在相關產業的就業情況必將會大幅改善。無人工廠的設立,是否會如勞動團體的憂慮一般,產生排擠效應,事實上仍有待觀察。



圖三 :  在無人工廠,所有工作都由電腦控制的機器人、數位控制機床、無人運輸小車和自動化倉庫來實現,員工並不直接參加工作。Source:lego
圖三 : 在無人工廠,所有工作都由電腦控制的機器人、數位控制機床、無人運輸小車和自動化倉庫來實現,員工並不直接參加工作。Source:lego

台灣應培育無人工廠專業人力

在台灣自動化相關產業的發展歷程中,工具機產業扮演著相當重要的角色,在2005年時,台灣就是全球第五大工具機生產國,年產值超過3000億台幣。而目前急於自我提升以擺脫受限於勞動力問題的台灣電子業,其實將會是台灣自動化產業中,數量龐大的潛在客戶群,相信在鴻海的帶頭下,應該會有越來越多大廠回台設立無人工廠。而在需求增加的情況下,各種自動化生產設備的價格將有機會降低,進而使其更為普及,形成良性循環。


自動化產業的核心技術在於工業控制器,然而,目前臺灣所需的高階控制器產品大多由國外廠商所壟斷;國內產品在精度等級及穩定性等各方面,較國外先進大廠仍有若干差距。


自動化控制系統是整合電機、電子、感測、資訊、控制等各項專業領域的知識與技術所構建組成的系統設備,雖然台灣在上述個別領域並不缺乏優秀人才,但在跨學科教育則相對弱勢,這也是為何核心技術多半掌握在國外廠商手中的原因。因此,如何發展自主的控制器技術,將會是健全機、電跨產業體系,填補產業技術缺口,並使相關產業根留台灣的重要因素之一。


可喜的是相關單位,像是工研院多年來透過許多科技專案之研發而累積的產業技術能量與人才擴散,發揮了帶頭的作用,使得台灣自動化設備的控制器與工具機業者得以在台灣形成一個重要的聚落。同時,亦協助業者提昇產品附加價值,強化整體產業之競爭力。


而在學術界,台灣大學的智慧型機器人與自動化研究中心,則帶頭整合跨五個學院系所,協同20多位系所專任教授來從事智慧型機器人及自動化領域的研究。這一切的努力,將成為自動化產業強而有力的發展基礎。


除此之外,就未來無人工廠的人力需求 (此領域的人力需求不再是低階的勞力操作工,而是必須能夠看守這些自動化設備,寫指令修改或控制整體系統的高階人才) 而言,目前台灣的大學教育實際操作訓練課程太少,使得未來可能會產生無人工廠欠缺設備控制的專業人才,而這也是在人才培育上必須未雨綢繆之處。(陳于風)


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