技術文章
2021-03-25 AIGO計畫辦公室 4382
打造軟硬整合的一站式AI自動化工廠
在工業4.0的興起下,自動化成為打造智慧工廠的重要關鍵,製造業者藉由機器自動化以提高生產效益、降低人力成本以及控制生產流程與設備效能等需求。不過現階段工廠中離散式製造的自動化設備大部分傾向於大型零件焊接、組裝車、車體塗料等高資本投資項目,醫療器材、手機零件組裝或智慧產品等精密製程產品還是仰賴大量與密集的人力來執行。原因在於布署自動化設備涉及龐大的生產線變更,除了費用高昂外,導入自動化流程的安裝與調校需要花費許多時間。然而在現今智慧產品需求量上漲、產品循環快及產品生命週期縮短下,更加推升精密製程產線自動化需求,並著重快速部署、產線易於轉換以及靈活調度能力。
美國新創公司Bright
Machines在2018年成立,由全球電子製造大廠Flex育成,團隊由Flex及Autodesk的高階主管所領導,顛覆以往傳統自動化工廠的運作方式,用模組化將軟硬體與AI整合到製造週期的每個階段,提供一站式軟硬體AI解決方案,可以縮短以往一半的部署時間,適合產線的快速轉變並能夠讓業者在全球地區的工廠快速複製與擴展的離散式製程,幫助大小型工廠邁向AI自動化工廠。Bright
Machines目前在全球設有4個辦事處,分別位於加州、舊金山、特拉維夫以及西雅圖,其客戶遍及亞洲、歐洲與北美共13個國家,已在全球部署20個生產基地,建造約30個微型工廠。並在2019年榮獲世界經濟論壇將其列為「2019年技術先鋒」,肯定Bright
Machines在變革性技術上的領導能量。
資料來源:Bright Machines、CogX、MIC,MIC整理,2021年2月
圖1 自動化工廠面臨課題與Bright Machines創新之處
專精於自動化精密組裝產品製程
Bright Machines的產品名為軟體定義微工廠(Software-Defined
Microfactories),為一站式軟硬體解決方案,其硬體設備如同樂高積木般可依照不同產品線需求組合成客製化的產品生產線,並且可以進行重組以達到快速轉換產品線需求。軟體定義微工廠提供各種組裝和檢查任務,包含機器手臂零件拾放、螺絲拴緊、散熱器組合、記憶體模組插槽、條碼掃描、黏貼標籤、電路板焊接與點膠等八種自動化任務。軟體定義微工廠特別擅長於精密的組裝產品,例如電子電路板及晶片插入等,它有兩種類型的機台,分別為組裝機台與檢測和測試機台,此兩種機台融合了過去各種組裝機器,如物料管制機台、轉換機台、表面黏著機台及自動光學檢查機台等。此外Bright
Machines還推出Bright Machines Select製造即服務(Manufacturing as a Service,
MaaS)模型,提供企業可以採租用方式購買其解決方案,已降低企業購買設備的負擔。
資料來源:Bright Machines,MIC整理,2020年4月
圖2 軟體定義微工廠產品與技術圖
以自適應機器人高效完成複雜組裝任務
軟體定義微型工廠的核心技術為自適應機器人技術,從生產製程到品質檢測深度融合了電腦視覺與深度增強學習技術,自適應機器人在位置誤差容忍度高、抗干擾力強並高品質力度控制,相異於以往需要人工定義xyz軸數值用以指定機器組裝位置,往往因產品更動或轉換就須重新設定調教靈活度低,但透過電腦視覺與增強學習,自適應機器人可以從自身經驗不斷進行自適應學習完成高複雜度動作,更快速完成組裝檢測等任務訓練。軟體定義微型工廠配備大量的感測器,藉由感測器融合技術收集大量數據,幫助AI訓練模型不斷學習與改進。Bright
Machines也借重其在Autodesk產品建模與數位分身背景將微型工廠導入數位分身技術,以AutoCAD幫助機器與產品建立模型,透過數位模擬實體物件及系統,並藉由感測器來蒐集並分析其真實狀況,以進行模型修正、改善與最佳化,可藉此降低真實執行的出錯率及成本。
資料來源:Bright Machines,MIC整理,2020年4月
圖3 軟體定義微工廠實體圖
靈活性與擴展調度力為自動化工廠關鍵
隨著科技進步迅速,各種智慧產品發展快速需求量不斷攀升,產品走向多樣、精細且循環快速,同時全球高齡少子化也使得傳統人力成本不斷上升,以無法滿足製造業勞動力與市場多元的需求,建立自動化工廠以機器代替人力以成為製造業轉型與產業升級的未來趨勢。
Bright
Machines的優勢在於以軟體來驅動硬體設備的微型工廠解決方案,不僅在硬體部署快速且可客製化組裝靈活性高,讓企業能快速轉換產品線,其優異的AI自適應機器人可快速地訓練與學習,完成精密的組裝任務。Bright
Machines微型工廠的數位分身技術,也幫助工廠機台操作者、管理及營運人員能夠隨時掌控現場狀況。在2020年Covid-19疫情影響下,軟體平台Bright
Robotic
Cells可以提供遠程管理機台設備,企業也可以MaaS製造即服務彈性擴展或降低設備需求度。未來以軟體建構的自動化工廠是打造工廠靈活性與擴展調度性的關鍵競爭力。
財團法人資訊工業策進會 產業情報研究所(MIC)
張皓甯 產業分析師