国家政策纷纷启动 中日韩台抢建智慧工厂

智慧工厂(Smart Factory)风潮在亚洲各国热烧。例如日本三菱电机、富士通、松下等企业组成联盟企图追赶德国“工业4.0”计画；台湾企业亦有鸿海积极进军智慧工厂，并与软银(SoftBank)合资量产机器人，政府方面亦于六月祭出“生产力4.0”策略；无独有偶，中国和韩国也早已藉由国家政策如“中国制造2025”、“制造产业创新3.0”抢建智慧工厂，如表1所示。  
中、日、韩、台强推智慧工厂　机器人军团顺势攻境 

智慧工厂近年火红原因可追溯至中国在2008年通过“劳动合同法”，该法以劳工角度出发并规定最低薪资，此法公布后提升中国劳工薪资，但对在中国设厂的各国制造商而言，为解决薪资上涨问题，各国便开始快速改变制造模式、积极布局智慧工厂。譬如德国推出“工业4.0”策略，其他国家比如美国、日本和韩国也紧接着祭出相关政策。  

除了各国国家政策支持，使智慧工厂跃升热门话题外，近年全球面临少子化，从而造成工厂人力短缺，加上制造商为缩减生产成本、增进生产品质与速度，智慧工厂成为大势所趋；因此亚洲地区制造业兴旺的国家，比方中国、日本、韩国和台湾纷纷跟风智慧工厂，连带使机器人水涨船高，成为众所瞩目焦点。  

根据国际机器人联盟(IFR)2014年统计显示，2013年机器人出货量增长12%，成长至178,132台，如图1所示，工业机器人持续在汽车、化工、橡胶、塑料等行业以及食品行业增加；2008年至2013年，中国的工业机器人每年总供应量平均增加36%，并且可促使该国成为世界最大的机器人市场。  


图1　全球每年工业型机器人出货量统计 资料来源：国际机器人联盟(IFR)

图2　资策会MIC资深产业分析师魏传虔认为，全球在机器人发展上相对成熟，而在巨量资料云端计算方面则有待投入。
此外，IFR并预估2014年全球机器人安装至少可成长至20万台，主要增长地区在亚洲，尤其是中国、台湾、韩国和东南亚市场以及北美；同时由工业4.0潮流带动，促使机器人在工业自动化担纲要角，估计2015年至2017年，机器人安装数量增长至288,000台，复合年均增长率(CAGR)达12%。  

工业4.0热潮一路从欧美扩散至亚洲，从2014年起亚洲各国便络绎不绝地追赶这波工业革命，并藉布局机器人领域，强化智慧工厂。资策会MIC资深产业分析师魏传虔(图2)指出，在智慧工厂与机器人发展上，中、日、韩、台各擅胜场。他认为日本的优势在于研发机器人历史悠久，并拥有较多开发公司和专利；韩国长处在其企图心积极，且具有政府/财团扶植，资源丰富；中国则挟其广大市场的利基，使国外企业甘愿以技术换取前进该市场的机会；台湾的强项则是有丰硕的工厂管理经验，加上工具机、机械设备、资通讯和软体等产业链完整，有助抢攻智慧工厂商机。  


图3　工研院产经中心机械与制造系统研究组研究员戴荧美指出，协作型机器人可望促进人机协同安全性。
工研院产经中心机械与制造系统研究组研究员戴荧美(图3)则认为，日本是最大的机器人生产国，同时因该国企业模式使然，机器人制造商生产之机器人，会先出售给内部企业使用，确保机器人品质后，才售出给其他国家使用，因此机器人品质高，目前较难以撼动日本机器人产业；韩国则是全世界使用机器人密度最高之国家，有助研发机器人；中国政府愿意挹注大量的资金开发机器人，未来该国机器人产业可望快速成长。  

而机器人究竟可为智慧工厂供应哪些益处？魏传虔进一步解释，除了能大幅节省人力成本、提升生产速度，同时利用机器人作业，也可省去建置其他设备，譬如照明设备，不仅节能又节省空间，并能建置更多条产线，增加生产力。所以从制造商角度思考，上述优点无疑是让机器人顺势而起的关键。  

值得一提的是，机器人在智慧工厂扮演角色日益吃重的同时，也引发以机器人取代人类工作，将造成失业率上升以及人机协作的安全性等问题。  

协作型机器人成亮眼新星　增添智慧工厂安全性 

当机器人大军进攻智慧工厂之际，也意味着人力大幅缩减，进而产生失业疑虑。魏传虔以鸿海集团富士康昆山厂为例，该厂采用机器人后，员工总数从11万人锐减至5万多，他认为，短期内智慧工厂会造成一定的失业率冲击，但以长远之计而言，上述所提之社会人口结构改变、少子高龄化与提升产能等因素，促使智慧工厂已然势在必行。  

除了失业冲击外，机器人的安全性也渐成外界关注焦点。上个月德国汽车大厂福斯发生作业员遭机器人按压致死的意外，该事件不禁令人再度担忧与机器人共事的安全疑虑，不过该疑虑将透过协作型机器人(Collaborative Robot)获得改善；协作型机器人着重人机合作的安全性，近年备受瞩目，未来可望降低工殇事件。  

戴荧美表示，过去机器人伤人事件时有所闻，为避免工殇发生，传统工业型机器人须设安全栅栏，才能允许运作，而下一代的协作型机器人适合较轻巧、弹性以及组装类型产业，其能透过感测或红外线侦测人体，设定与人体的安全范围以及接触力道，若遭遇危险情形，甚至会自动停机，因此毋须设置防护栅栏；另外减去栅栏的好处是促进生产线作业连贯，故协作型机器人有机会带来划时代改变。  

事实上，多数工厂的作业环境较危险，用机器人代替人工作，反而能降低致死率，不过在未来，毕竟机器人是环伺在作业员身边的同事，为了避免人机协同工作时造成伤害，仍必须更加关注安全性能。  

中国机器人市场前景可期　台商挟产业优势抢进 

根据研究分析，2013年全球机器人市场规模为95亿美元，机器人系统则上看290亿美元；同时2013年机器人的全球平均值，每一万人持有六十二台机器人，但中国每一万人仅配有三十台，从上述数字可看出中国的平均值明显低于全球，显示其机器人市场成长空间庞大，因此各国厂商无不瞄准中国机器人市场的巨观商机，台湾厂商亦虎视眈眈，企图抢占一席之地。  

戴荧美指出，台湾厂商前进中国机器人市场，可藉由切入特定市场、聚焦专业领域，从台湾原有产业生态链投入，提升机器人附加价值。她以工具机产业为例，因为工具机产业完整，台湾厂商应善用工具机产业的优势，研发专业性机器人，藉此保有独特竞争力，增加抢攻中国市场的利基。  

现阶段台湾亦有厂商积极投入开发机器人，以及制造机器人相关的关键零组件，譬如机器人的大脑--控制器，在此两个领域的个中翘楚，尤以上银科技(HIWIN)与研华旗下子公司研华宝元(Advantech-LNC)为代表。  

工业/医疗机器人并进　上银抢攻生产力4.0商机 

智慧制造前景诱人，当红炸子鸡非机器人莫属。上银看好智慧自动化趋势，积极打造机器人大军，并于近日在“2015台湾机器人与智慧自动化展”大秀工业型机器人。  


图4　上银科技董事长卓永财认为，智慧制造将影响台湾未来五十年的竞争力，一旦制造业兴盛，也会增加就业机会。


上银科技董事长卓永财(图4)认为，工业4.0是产业结构再转型，一旦制造业兴盛，便能增加就业机会与提升国民所得，简言之，智慧制造将影响国家未来五十年、甚至是在二十一世纪的竞争力。  

卓永财进一步解释，台湾发展智慧制造的优势在于ICT、工具机和精密机械产业的基础设备完整。现阶段台湾的工业型机器人不只应用于传统工业，食品工业和其他工业也已采用，同时机器人售价未来势必降低，有助普及化，中小企业可透过引进机器人加速发展工业4.0。  

此外，卓永财指出，工业4.0发展关键是夥伴生态系统，唯有结合各种产业共同合作，以“打群架”方式，才能助益工业4.0成功。  

值得一提的是，卓永财认为，工业机器人是标准的服务业，原因无他，因为各种行业的环境、产品特性以及制程需要不同，所以顾客须要量身订作的机器人，以及在软硬体方面设计专属系统，如此机器人才不会沦为徒具外观的花拳绣腿，而具有真正的附加价值。  

此外，针对近年红色供应链崛起压力，卓永财认为各国追求工业4.0皆是为了经济发展，这是不可避免之趋势，但台湾面对红色供应链来袭应保持平常心，毋须太过在意他国是否升级，而应关注自身升级与否，才能加速发展生产力4.0。  

另一方面，从前机器人的关键零组件皆掌握在国外机器人大厂中，鲜少有单一出售、客制化的控制器，不过随着台湾关键控制器厂商崛起，并瞄准智慧工厂商机，使机器人整机商有望突围。  


图5　研华宝元数控总经理郭伦毓认为，未来有兴趣投入机器人的新进公司，可锁定研发专用型机器人来扩大利基。
研华宝元开发EtherCAT控制器　矢志成为机器人大脑领导者 
研华宝元数控总经理郭伦毓(图5)表示，台商已发展出各式各样的控制器，同时价格比国外厂商便宜，他认为藉由关键零组件体系完善化，可突破过去机器人的生态模式。因为机器人整机商毋须担忧零组件采购问题，只须专注设计，有益机器人大量生产。  

此外，郭伦毓认为，台湾机械产业发达是发展智慧工厂的优势，但仍有高达百分之八十机械产业使用的控制器取自国外。他直言，把机器人最重要的大脑(控制器)交由国外厂商掌控，不利发展智慧工厂，并认为台湾厂商可透过与国内控制器业者共同合作，加速开发智慧工厂(图6)。  


图6　研华宝元的控制器已被机器人厂商采用。
研华瞄准工业4.0商机，旗下子公司研华宝元不仅布局机器人相关应用零组件，更预计于今年第四季发布EtherCAT系列的全方面控制器产品(图7)，希望藉由开放式架构的EtherCAT控制器，协助工具机和机器人等业者能快速建置智慧工厂，以共同打造完整的智慧工厂生态系统。  


图7　研华宝元出产各式控制器，新款控制器可支援EtherCAT介面。
郭伦毓表示，因EtherCAT不像其他工业网路协定，它为PC-based，并可节省成本，加上近年德国Beckhoff公司极力推广与中国已有部分协会采用该标准，使其跃身成工业网路的明日之星；而研华宝元看好该股潮流，便顺势开发采用EtherCAT介面的控制器，期许藉该款控制器为智慧工厂铺设完善的底层架构，方便各式硬体设备连结。  

虽然EtherCAT前景可期，但市面上可见的相关介面控制器供应商仍居少数，因此研华宝元看好该领域，从三年前便开始布局，这些因素皆有利该公司竞逐EtherCAT控制器市场；未来该公司在智慧工厂的布局，将以研发EtherCAT系列产品为主，并企图在三年内成为亚洲地区的EtherCAT控制器领导者，打造完整生态系统。  

另一方面，顺应智慧工厂潮流，工业用机器人不断升等进化，台湾和中国也极力投入机器人与相关零组件研发。郭伦毓认为，在机器人发展方面，中国市场大，加上中国政府极力推动智慧工厂，促使其整机商和零组件厂商蓬勃发展，但中国研发机器人的公司仍占少数；而台湾虽然市场小，但零组件产业链完备，目前保有零组件技术优势，但更应加速发展，未来可透过导入创意设计，强化机器人产业发展。  

除台湾产业界发奋推出机器人解决方案外，研究单位亦加紧脚步研发新技术，并于今年“2015台湾机器人与智慧自动化展”展出诸多工业型机器人应用，譬如安全触觉机器人、高精度拣选机器人等。  

提升智动化安全　工研院触觉机器人登场 

机器人强化安全能力。工研院大秀触觉机器人，透过在机器人的外表包覆触觉模组，可望提升智慧工厂安全性，加上此款机器人成本低，有助各产业导入，预计明年第一季可应用于业界。  


图8　工研院机械与系统研究所智慧机器人技术组经理游鸿修表示，一只手指头碰触安全触觉机器人可使其立即停止运作。
工研院机械与系统研究所智慧机器人技术组经理游鸿修(图8)表示，工业型机器人逐渐朝向安全和易于操作的趋势发展；而该单位研发的机器人不仅具备安全性，由于其内置的三千颗感测器与eMIO控制器，皆为工研院研发，故可大幅降低机器人成本；并且该触觉模组安装成本低，有助国内厂商采用，使台湾发展生产力4.0更具优势。  

据了解，新款机器人强调人机协作的安全性，并于全身包覆可挠曲的触觉模组、前方更设有触觉模组踏板，当人员靠近踏板，机器人便依距离减速，只要手指碰触到该机器人，便立即停止运转，藉此降低工殇机会；而该踏板也可侦测非人的物件，因此不只保护作业人员，也可防止机器与机器之间的互相碰撞，避免昂贵设备损伤。  



另外，该展区上的高精度自动拣选机器人(图9)亦十足吸睛。高精度自动拣选机器人利用视觉动态导引功能，可明确辨识杂质，立即挑拣出瑕疵物，目前已有知名凤梨酥厂商采用，此机器人除了能用于食品行业检测外，也能应用于3C产业、金属加工业等。  


图9　工研院的高精度拣选机器人已有知名凤梨酥厂商采用。
过去机器人关键零组件皆掌握在国外大厂手中，随着工业4.0旗帜响亮后，产/研界也愈来愈重视自行开发零组件，台湾于此领域的研发实力，可望替台湾机器人界注入一股活水。