突破缺工困境:機械手臂的應用與優勢

2024-07-04

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近年來,台灣製造業面臨嚴重的缺工問題,不僅影響生產效率,更阻礙了產業升級和創新發展。在這種環境下,機械手臂成為解決缺工和提高生產效率的最佳選擇。但機械手臂是如何協助企業突破困境,解決缺工現況,邁向智慧製造的新紀元?

台灣製造業缺工問題加劇原因

缺工現況分析

勞動部公布明年第1季的人力需求調查,預計明年1月的人力需求為4.9萬人,其中製造業人力需求高達1.3萬人,(電子零組件製造業、金屬製品製造業、食品及飼品製造業分別淨增加3千人、2千人、1千人)。


缺工主要原因

  • 少子化影響:台灣生育率持續下降,導致勞動力供給減少。
  • 產業結構轉型:隨著台灣產業向高科技、高附加價值方向發展,傳統製造業吸引力下降。
  • 薪資水平停滯:部分製造業工資成長緩慢,難以吸引年輕人投入。
  • 工作環境因素:部分製造業工作環境較為艱苦,年輕世代傾向選擇舒適的工作場所。


缺工主要類型

  • 技術工人短缺:如CNC機台操作員、焊接技師等。
  • 基層作業人員不足:如生產線作業員、包裝人員等。
  • 高階研發人才缺乏:如AI工程師、自動化專家等。


缺工對台灣製造業的影響

  • 生產效率下滑:人手不足導致產線無法全開,影響產能發揮。根據台灣經濟部工業生產統計,2023全年與上年比較:工業生產減少12.45%,其中製造業減少12.88%。部分原因即為缺工所致。
  • 營運成本上升:為吸引和留住人才,企業不得不提高薪資和福利,導致人事成本大幅增加,直接衝擊營運成本。
  • 訂單流失風險增加:缺工造成產能不足,無法準時交貨,可能導致訂單流失。
  • 創新研發受阻:人力資源吃緊,企業難以投入足夠心力於創新研發。
  • 產業智慧化轉型進程延緩:根據經濟部工業局調查發現,智慧機械產業人才欠缺主要受到人才供給不足(48%)、在職人員技能不符(30%)、新興職務需求(20%)所影響,缺乏足夠的技術人才,使得許多企業難以推動自動化、智慧化轉型。


而在面對嚴峻的缺工挑戰,越來越多台灣製造業轉向自動化解決方案,其中機械手臂因其靈活性和效率,成為首選。

延伸閱讀:缺工,是企業真正的問題嗎?



機械手臂解決缺工問題的優勢

  • 提高生產效率:機械手臂可24小時不間斷工作,大幅提升產能。
  • 降低人力成本:雖然前期投資較高,但長期來看可大幅減少人力支出。
  • 提升產品品質:機械手臂的高精度和穩定性確保產品一致性。
  • 增強企業競爭力:自動化生產提高了企業應對訂單波動的能力。
  • 改善工作環境安全性:機械手臂可執行危險或重複性高的工作,降低職業傷害風險。
  • 實現智慧製造:機械手臂易於與其他智慧系統整合,如MES、ERP等,推動企業數位轉型。

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導入機械手臂的注意事項

雖然機械手臂能有效解決缺工問題,但企業在導入時仍需注意以下幾點


全面需求評估

建議進行詳細的生產流程分析,明確找出可由機械手臂取代的環節。可使用價值流程圖(VSM)等工具進行分析。


選擇適合的機械手臂

考量因素包括負載能力、精度要求、工作範圍、安全特性等。建議諮詢專業機器人供應商或自動化工程顧問。


系統整合與優化

確保機械手臂與現有生產系統、IT系統的無縫對接。建議考慮聘請專業系統整合商。


安全措施的落實

制定完善的安全操作規程,設置必要的安全防護設施。建議定期進行安全審核和演練。


持續優化與升級

建立定期評估機制,及時發現問題並改進。可使用OEE等指標進行評估。

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協作型機械手臂特點

通常具有6軸自由度,可執行複雜動作。適合自動化生產線的搬運、組裝、焊接等任務。

協作型機器人:具備安全感測功能,可與人類共同工作。適合需要人機協作的場景,如小型零件組裝。


  • 特點:具備與人類工作者安全合作的能力,配有感知技術和安全機制。
  • 應用:適用於需要人機協作的場景,如輔助組裝、檢測、物流搬運等,特別在中小企業和靈活生產線中被廣泛採用。



工業型機械手臂特點

  • 節省勞工工位:只要程式、參數設定好,不需要人員在旁邊時時盯著、動手操作,可以節省許多人力、時間。
  • 搬運重物:無論工件的輕重皆有應對型號可以操作,而CNC加工廠中,大部分的工件加上托盤都會超過30公斤,因此挑選工業型機器人較合適。
  • 防塵、抗汙能力佳:以工廠環境為考量點進行設計,因此在充滿鐵屑、重油汙、高溫的環境下較不易故障、損壞。
  • 作業速度快:只要程式寫定,移載速度可以開到百分百。
  • 重複定位精度高:在對同一指令位置且同一方向,重複操作的精準度可以達到0.01~0.07mm。

延伸閱讀:機械手臂如何降低加工現場人力成本?



工業型機械手臂應用場景

精密操作類

這類應用場景要求高精度、高重複性和靈活性。

1.電子產品組裝

能精確完成元件搬運、堆疊和包裝,提高生產效率,降低人工錯誤率,較常使用直角坐標機械手臂。


2.精密加工

能保證高精度和高速度操作,適用於微電子元件加工和組裝,通常使用並聯型機械手臂(蜘蛛爪機械型)。


3.3D列印

為了確保高品質和高效率的3D列印產品,更需要機械手臂能精確控制列印頭運動,因此通常採用並聯型機械手臂。


表面處理類

這類應用場景主要涉及產品表面的處理和加工。

1.噴塗作業

為了提升噴塗均勻性和精確度,並能靈活覆蓋產品表面不同角度,多採用水平多關節機械手臂(SCARA)。


2.快速拋光

為了能高速度、高精度完成拋光任務,並提升產品表面品質,減少人工操作時間,使用並聯型機械手臂較為適合。


3.焊接作業

焊接環境通常較為危險,加上許多焊接技術難度高,如魚鱗焊,新手不易操作,為了能靈活到達不同位置進行焊接,會採用水平多關節機械手臂(SCARA)來部分取代人力。

延伸閱讀:焊接機械手臂創造新時代


倉儲物流與組裝類

這類應用場景主要涉及物品的移動、分類和組裝。

1.物流倉儲

為了提高物流效率,減少人力需求,並快速移動、堆疊和分類物品,通常使用直角坐標機械手臂來進行。


2.裝配作業

一般通常適用於小型零件的靈活組裝,能高效完成複雜的組裝操作:水平多關節機械手臂(SCARA)。



台灣製造業突破缺工困境的關鍵解方

面對日益嚴峻的缺工挑戰,機械手臂為製造業提供了一條高效可行的解決途徑,不僅能彌補人力短缺,還能提升生產效率、改善品質,增強企業競爭力。隨著AI、5G等技術發展,未來的機械手臂將更智慧靈活。


然而,成功導入機械手臂需要企業全面規劃和持續優化。企業必須先了解自身需求,選擇適合的機械手臂,並做到系統整合、人才培養和安全管理等各面向,將機械手臂與長期發展策略結合,才能發揮最大價值,實現高效智慧生產。


隨著政府推動產業創新計畫,機械手臂應用將更廣泛,擴展至服務業、醫療照護等領,才能緩解缺工壓力,並推動產業升級。


參考資料:112年12月工業生產統計勞部大調查 五大行業別 首季嚴重缺工112年第4次人力需求調查結果概況智慧機械產業
2023-2025 專業人才需求推估調查
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