創新實例：菜瓜布彈性自動化生產

當開發中國家的勞力不再廉價，當歐巴馬力促美國製造業重建回流，這場全球製造業的競爭淘汰賽中，「物美價廉」只是基本門檻。進一步引發的是全面的智能自動化升級與工業機器手臂的導入。同樣一個產品，你能生產，我也能生產，但誰能生產得又快、又好、又省、又聰明、又安全，誰才是最後真正的贏家。

在台灣，這股升級需求從自動化程度較高的汽車製造業向一般民生工業延燒。過往以來，由於民生工業的製成品相較於汽車工業而言，體積小、種類繁多、製程較為簡單，因此人工比例較高。但隨著大環境的競爭壓力加劇，且從事單一作業的操作人員招募不易之下，為提升整體生產力與因應少量多樣的生產需求，廠商紛紛思索如何在既有廠房進行最小變動，以導入自動化解決方案。

2013年年初的某日午後，在北部一知名菜瓜布製造廠廠區內，ABB技術代表與該廠專案工程團隊正熱烈討論著如何克服於菜瓜布的前端製程——預開棉，導入工業機器手臂的種種挑戰，藉以節省人力並促成全線自動化。在既有的製程中，由人工負責不間斷地從一公尺立方的真空包裝不織布纖維塊中，抓取出適量的不織布纖維，投入儲料槽，以進入下一段的「梳棉」程序，隨後歷經高溫烘乾、噴砂等製程，最後完成民生用或工業用菜瓜布。一天八小時的工作時間，操作人員不停地在兩個儲料槽間重複彎腰抓取、起身置放作業。姑且不論工作內容的單調性，引發職業傷害的風險極高。此外不同纖維原料的物理特性不同，粗細迥異且軟硬不一，人工抓取纖維團時，常有難以定量的狀況發生。

在產線不遷動的前提條件下，現地的有限空間是第一挑戰。其次，由於該產線擔負七至十種菜瓜布生產的重責大任，因應不同訂單需求，需即時彈性生產由不同纖維原料製成的民生用或工業用菜瓜布。面對物理特性大不相同的不織布纖維原料，機器手臂的夾具設計是第二大挑戰。當現場操作人員在變換纖維原料時，機器手臂需能抓取固定量的纖維且夾具不卡料，無混料之虞。

歷經多次討論與測試，ABB提出一個結合機器手臂與橫移架的彈性製造單元規劃，用以取代原本的人工取放料作業。透過橫移架設計，讓機器手臂可快速靈活地在兩個儲料槽間移動，且無需擴增原工作站的佔地面積；加裝感測器可自動感應儲料槽內的纖維量，讓機器手臂在執行取放料時能即時因應。此外，選擇運動半徑達165公分的IRB2600，採懸掛式安裝，不僅節省空間更讓機器手臂可靈活施展。在一天三班制的運作下，該自動化方案的投資於兩年內即可回收還本。在生產力提高的同時，亦能降低職業傷害與公安事件的發生機率，操作人員得以擴大其工作範疇，從事更高階的作業活動，將有助於人員招募。

製造業升級面臨的智能自動化需求，已非技術成熟度的問題，而是實際導入時的製程創新與應用創新。業界需要的是更多的想像力與try & error的勇氣，畢竟扮演當中要角的工業機器手臂就如同人的雙手一般，充滿無限可能，可預見的是更多的創新應用將如雨後春筍般於各界萌生。(本圖文由ABB劉文綺提供，陳毅斌整理)