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釋放機械助力 協作機器人成長態勢確定
 

【作者: 王岫晨】   2019年08月13日 星期二

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近年來,協作機器人(Cobots)市場呈現了快速成長的態勢。這主要是因為協作機器人技術產生了典範式轉變,陸續問世的協作機器人在更多不同領域得到超乎想像的應用實例。此外,協作機器人的價格也大幅下降,這導致這些機器人的投資和成本效益可快速回收。正因為更多產業對於協作機器人的需求大幅增加,並且由於應用領域擴大和成本下降,預計這種趨勢將在未來幾年將繼續成長。



圖一 : 全球每萬員工的機器人數量,台灣工業界還有很大的增加空間。換句話說,商機無限。(source: Universal Robots提供)
圖一 : 全球每萬員工的機器人數量,台灣工業界還有很大的增加空間。換句話說,商機無限。(source: Universal Robots提供)

協作機器人常見用來處理包括材料選擇、小零件裝配、CNC機器管理、成型操作、測試和檢查、膠合、分配、焊接、包裝、驅動和拋光等。使用協作機器人的主要產業包括汽車、電氣、電子和半導體、塑料和聚合物、製藥和化學、食品和飲料、航空航太和國防、金屬和機械加工等,目前甚至在一般飲品店中也可見到用於手搖飲的包裝過程。


不同產業需求快速成長

全球協作機器人市場規模在2018年約為6.491億美元,預計將從2019年到2025年將以44.5%的複合年成長率增加。協作機器人目的在於共享的工作空間中與人類進行協同作業。可以發現中小型企業(SMEs)的日益普及,以及對製造過程自動化的投資需求,是推動協作機器人成長的關鍵因素。目前常見到在智能產線的零件裝配和電子產品裝配等領域,與人類一起協同作業的機器人需求正不斷大增。


圖二 : Universal Robots大中華區總經理蘇璧凱認為,台灣作為電子零件製造重鎮,對於機器人的需求也名列前茅。
圖二 : Universal Robots大中華區總經理蘇璧凱認為,台灣作為電子零件製造重鎮,對於機器人的需求也名列前茅。

協作機器人在開放環境中,與員工有效合作的能力,使得產業中的安裝數量持續增加。這些協作機器人採用更先進的感測器、軟體和終端工具(EOAT)設計,有助於防止員工受傷。而技術的發展也使機器人的技術進步顯著。最初,這些機器都十分昂貴,並且只具備有限或受限的功能,例如只具備固定軸或固定旋轉角度。然而,隨著技術的進步,新一代機器人可以透過更低的價格,有效地執行驚人的任務。此外,由於總體支出的最佳化和生產率的提高,它們也有快速的投資報酬率(ROI)。


越來越多人關注亞太區協作機器人的質量與精確度。隨著對自動化、人工智能的採用,亞洲市場預測將有快速成長的巨大潛力。

在工業環境中部署機器人,將使工作場所發生的傷害和事故的數量減少。此外,它還提高了產品的品質,並增加各種業務的利潤。統計和調查都證實了採用協作機器人的企業可實現更大的產品利潤率。由於協作機器人的優勢,和從協作機器人的部署中獲得更有吸引力的投資回報,使得協作機器人正經歷了不同產業的巨大需求。預計協作機器人將在汽車、電子、包裝和裝配、物流和機床加工等應用中,實現更快的成長。



圖三 : 許多自動化廠商將協作機器人結合無人車,讓機動性大幅提昇。
圖三 : 許多自動化廠商將協作機器人結合無人車,讓機動性大幅提昇。

目前包括亞馬遜等零售商和電子商務巨頭,都已經採用了協作機器人技術。這些電子零售商的物流作業,在整個供應鏈中發揮著重要作用,因此積極採用協作機器人來幫助他們的倉庫工作人員。由於物流部門對協作機器人越來越感興趣,使得設備製造商正在物流系統內部導入協作機器人,進而減少技術支出並提高機器人能力,以滿足客戶的嚴格要求。


拾取和放置功能重要性日增

根據有效的載荷能力,協作機器人市場依據施力程度分為5公斤、10公斤,以及10公斤以上等不同級別。在2018年,具有5公斤有效載荷能力的協作機器人佔有最大的市場比重,這歸功於機器本身的靈活性、輕量機身和其容量,以滿足低重量的協作過程,如放置、揀選和測試等。放眼未來,由於市場需求能夠動作更精確、可靠並處理更大負重的大型任務,因此預計10公斤以上有效載荷的協作機器人也將顯著成長。


若依據應用領域,可進一步分為裝配、拾取和放置、處理、包裝、質量測試、機器管理、膠合和焊接等。在2018年,裝配部門佔有了最大的市場比重,這是由於協作機器人能夠將重複和簡單的工作,以及更複雜的裝配工作相結合。



圖四 : 過去只有在傳統製造業中才能看到機器人,現在路邊的手搖店就有其蹤跡。
圖四 : 過去只有在傳統製造業中才能看到機器人,現在路邊的手搖店就有其蹤跡。

值得注意的是,拾取和放置的協作機器人正不斷被採用,市佔比重也越來越高。這些協作機器人用於垂直的拾取和放置應用,並在處理庫存時可提升準確性。拾取和放置用的協作機器人重量輕、體積小,可以在有限的空間內部署。


觀察協作機器人最重要的應用市場包括汽車、食品和飲料、家具和設備、塑料和聚合物、金屬和機械、電子、以及製藥等。汽車產業在2018年佔約24%的市場比重,由於協作機器人具有降低生產停工成本和減少佔地面積等關鍵因素,預計未來佔有率將可望進一步成長。越來越多的自動化設備開始注重節省時間和降低成本,這是推動汽車產業採用機器人來處理材料設備的關鍵因素。而隨著新金屬和化學品的推出,將可提供更低成本效益和更輕的重量,市場將持續以創新為導向,來達到更低的製造成本。


歐洲是重要市場

歐洲是協作機器人重要的市場,2018年佔據約37%的整體市場比重,這主要歸功於協作機器人在電子、物流和檢驗等不同領域的大量應用。此外,協作機器人技術的區域成長還可以歸功於各種優勢,例如增加協作機器人的採用,並提高工作場所自動化程度,來提供更高效率的最佳製造環境。


越來越多的人也關注亞太地區協作機器人的質量與精確度,透過增加協作機器人的部署,將能夠產生更高品質的產品、提高效率、減少浪費並使產品標準化。此外,隨著對自動化、人工智能的採用以及其他技術的重視,亞洲市場預測也將有快速成長的巨大潛力。


圖五 :  Epson將機械手臂搭配無人搬運車,可進行活動現場飲料發送,展現機械手臂的多元應用可能。
圖五 : Epson將機械手臂搭配無人搬運車,可進行活動現場飲料發送,展現機械手臂的多元應用可能。

目前協作機器人的市場供應商包括ABB集團、 DENSO機器人、 愛普生機器人、 Energid Technologies、 F&P Robotics AG、 Fanuc、 庫卡、 MRK-Systeme GmbH、 Precise Automation、 Rethink Robotics、 Robert Bosch GmbH、 Universal Robots、 安川電機株式會社、 MABI AG、 Quanta Storage、Techman Robot、 Franka Emika GmbH、 AUBO RoboticsComau SpA等。為了在市場上獲得競爭優勢,這些供應商會建立彼此合作夥伴關係,以擴展他們的產品組合。例如2018年,KUKA就透過其子公司KUKA Robotics Korea,與現代重工控股的機器人部門(現代機器人部)門建立了策略合作夥伴關係,未來將協助現代重工擴展韓國地區的產品組合。


協作機器人成長快速

目前有許多協作機器人的供應商都正致力將協作機器人推廣到全球更多的應用領域,協助各規模企業增加競爭優勢。Universal Robots大中華區總經理蘇璧凱指出,全球工業機器人市場目前正穩健成長。根據國際機器人聯盟(IFR)公布的 2018 年世界機器人報告(IFR World Robotics 2018, Industrial Robots 2018)指出,未來預計將保持穩定15%的成長,而協作機器人是其中成長最快的市場。


美國市場研究顧問The Insight Partners預估2025年時,協作型機器人的市值將成長為目前的1.5倍,總市值將高達約90億美金。印度市場研究顧問Markets and Markets同樣預估2025年市值將有1.5倍的成長,總額則約為123億美金(不同研究機構對協作機器人定義稍有出入,預估數值可能有些微落差)。


台灣半導體產業需求強勁

蘇璧凱認為,目前工業機器人重點發展聚焦在汽車工業、電子製造及金屬零件三大產業,而中國是現今全球最大的市場;但台灣作為電子零件製造重鎮,對於機器人的需求也名列前茅。根據IFA數據,2017年台灣工業機器人的市場排名為全球第六,光是2017年就導入了7,300台。以2018年機器人使用密度而言,台灣也位列全球第八。因此,協作機器人在台灣半導體產業擁有很大的成長空間。


事實上,自動化並不僅僅侷限於傳統製造業,而是適用於所有產業。綜觀 Universal Robots目前客戶產業別,從電子零件、金屬零件、汽車工業,到生醫藥廠、科研機構,甚至是食品、家具、玩具等製造商應有盡有。在應用端上,協作機器人較傳統工業機器手臂更具彈性,其快速設定、能在較小空間中作業、且經安全評估後,能與人協作無須裝設保護柵欄等特性,都能協助企業快速適應自動化生產流程,進而助力企業迅速回收成本。而協作機器人具備的彈性,使其不只能應用在大型企業,更可滿族全球中小企業的多元商機。



圖六 : 雙臂協作機器人可同時多工運作,效率更加倍。
圖六 : 雙臂協作機器人可同時多工運作,效率更加倍。

面對快速變動的市場環境,蘇璧凱認為以人為本、更彈性化的生產流程,絕對是未來的工業趨勢。不論企業規模,許多企業主都已意識到,必須導入能適應生命週期越來越短的製造設備。許多企業也正著力於減少廠房空間,降低工作的複雜性以提升生產效率,人與機器共同協作將是所有產業的發展趨勢。


台灣企業的協作機器人多元應用

台灣企業導入協作機器人的應用十分多元,以塑膠射出廠商百泰齊(BTC)為例,為了解決人才短缺及訂單趨向多元客製化的問題,百泰齊導入協作型機器人,以協助企業轉向更彈性的生產流程。


除了製造業外,台灣特有手搖餐飲業也有導入協作型機器人的實例。為了使員工能專注於飲品開發,Babo Arm珍珠手作自動化茶飲採全自動化製作,從取杯、裝冰塊、入茶、搖杯,到放入封膜機及遞給客戶,全都由協作型機器人單獨完成。


結語

從傳統的汽車工業、電子製造及金屬零件,到中小型企業,甚至現在的一般消費性茶飲店,都可見到協作機器人導入的身影。特別是對於一般的消費茶飲店,此項應用的意義重大,因為過去只有在傳統製造業中才能看到機器人,現在路邊的手搖店就有其蹤跡。而預計未來,人們也將可看到越來越多人與機器人共享空間的案例,協作機器人將越來越深入人們的生活之中。


[[科技小百科]]

機器人技術六大趨勢


由於自動化步伐的加速,特別是機器人設備,在過去十年之間大大影響了製造業,這些發展並沒有出現逆轉或放緩的跡象。我們可以先觀察目前正在發生的機器人技術六大趨勢,這些在不久的將都將持續影響製造產業。


趨勢一:重型機器人手臂增加。重型機器人手臂可以保持工作流程平穩運行,防止人為疲勞或拉傷造成的意外傷害。根據市場分析師預測,到了2026年,對重型機器人手臂的需求將成長至147億美元。在這段時間裡,作業場合將會有更多機會使用到這些類型的機器人。


趨勢二:對Cobots的依賴更高。製造業的工作人員習慣於與人類一起工作,目前趨勢是與人類一起工作的協作機器人(cobots)大舉進軍製造業與其他商業場合。Cobots有一個特色:輕巧和效率,可以在工作場所或工廠區域之間進行移動。在過去,工廠周圍人員不斷移動,容易導致工作人員與這些車輛發生碰撞會造成各種傷害,協作機器人的出現,將可大大減少這個問題的發生。


趨勢三:感測器使大型機器人對人類更安全。除了在工作人員之間安全工作的協作機器人之外,更大更強力的機器人通常必須留在封閉的圍籬內工作,而人類工作人員則必須保持安全的距離。這些現況可能會在未來五年內發生變化,這要歸功於那些讓大型機器設備對工作人員更安全的感測器元件。許多廠商開始將大量感測器放置在機器人周圍,如此一來機器就可以透過軟體來構建周圍環境的工作模式。


趨勢四:應用於更危險的環境。機器人製造商正不斷推出能夠因應危險環境的機器人。例如手工焊接、接近有毒氣體和強烈煙霧的,或者在具有易燃蒸汽的工廠環境中工作。在接下來的數年內,這些機器人將在工業製造環境中得到更廣泛的應用,這可以為人類做更安全的工作。


趨勢五:更軟性的機器人。具有更柔軟元件的機器人已經成為未來發展新趨勢。在機器人上使用塑料或橡膠等材料覆蓋,可以承受更多運動的壓力,此時機器對人類的意外接觸會產生較小的危險。


趨勢六:改進的機器人外骨骼。在不久未來,將會有第一個電池供電的全身工業機器人外骨骼問世(據稱將在2020年)。它可為裝載者佩戴者提供20比1的強度力道提升。隨著機器人外骨骼在更多環境和應用中進行測試,並證明它們適合特定目的,未來採用率將迅速提升。


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