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美商加快工業自動化步伐以提高全球競爭力

美國企業面對機械操作員人手短缺、交貨期須進一步縮短,以及渴望可與海外操作員競爭等因素,正致力提高自動化水平,同時將機械人技術進一步整合至生產線上。

照片:川崎計劃整合人工作業和機械人作業。
川崎計劃整合人工作業和機械人作業。
照片:川崎計劃整合人工作業和機械人作業。
川崎計劃整合人工作業和機械人作業。

參加芝加哥自動化展2015(Automate 2015)的多位機械人技術專家表示,由於勞動力銳減、全球競爭加劇、部分行業又掀起生產活動「回流」風潮,北美地區生產商紛紛增加投資以提高工業自動化水平,藉此保持競爭力。總體而言,為期4天的自動化展顯示了最新的生產技術,吸引來自美國中西部工業中心及其他地區的訪客進場參觀。

盡管美國國内市場能源成本下跌,但當地製造商卻開始意識到節能技術的益處,而在自動化展,多家參展商展出「協作」機械人。協作機械人能夠與操作員安全互動,不但可提高生產效率,而且毋須使用較佔空間的安全護欄。此外,參展的製造商與往常一樣,積極強調他們致力滿足客戶需求,生產出效率更高、成本更低的機器,力求做到事半功倍。

「協作」機械人是本次展會重點介紹的一項關鍵技術。這類機械人不僅可以與其他機械人互動以完成更複雜的任務,更重要的是可以安全地與人類操作員共享工作空間。總部設於密歇根州的KUKA Robotics Corporation銷售和市場營銷副總裁James Cooper說:「協作技術無疑已成為業内熱門話題。越來越多客戶正嘗試取消安全防護措施。

「在不少應用領域,廠商都希望能利用機械人做部分工作,但同時也需要工人在同一工場內完成其他工作,理想情況是人類操作員能夠與機械人一起執行任務。」

丹麥的Universal Robots公司是協作機械人領域的領先企業。公司發言人稱:「最大的革新在於機械人周圍不再安裝護欄,機械人可以在不設任何防護的情況下與工人一起工作。協作機械人裝有内置安全系統,如果撞擊到某樣物體便會停止運作。所有機械人均經ISO認證。

「撤走機械人安全護欄為實現工業自動化創造更多機遇。許多工廠難以裝配機械人參與作業,因為通常需要在機械人周圍搭建巨型護欄。此外,機械人應不能提起超過10公斤的物體,如果負荷超出這一限制,應用系統本身開始變得危險,必須加設護欄。

「當然,必須開展風險評估。如果需要機械人操作噴燈、刀片或其他工具,理所當然應該設置護欄。是否採取安全防護措施取決於整體應用系統,機械人並非單一要素。」

如果生產過程中需要用到功能更為強大的大型機械人,同樣可以通過除去安全防護而節省工廠空間。總部位於密歇根的川崎機械人公司(Kawasaki Robots)軟件工程師Brian Carpenter認為:「影響工作空間的其中一項重要因素是操作安全。傳統作業環境下,必須確保安全護欄範圍大於機械人工作範圍。現在,軟件技術可以將機械人置於限定範圍内,縮小護欄範圍。」

除了縮小工作空間外,美國製造商亦開始意識到節能技術的效益,盡管當地電力成本已較其他地區為低。談到這一點,Carpenter表示:「我們發現『綠色環保』正日益成為關注焦點。例如,川崎的碼垛機械人擁有電力再生功能。當機械人減速運作,電力不會通過排熱的方式耗盡,而是輸回電網。」

日本三菱電機(Mitsubishi Electric)產業營銷經理David Kaley也證實市場開始越發重視節能功效:「能耗是客戶最為關心的頭兩大問題之一。

「如果一小時内某一時間點出現用電高峰,那麽一整個小時都會按峰值用電量進行收費。如果可以找到日常運作中的耗電峰值,消除用電情況的大幅上落,很快就能獲得投資回報。

「如果發動機停止運轉,電力將傳回生產線並產生噪音,出現諧波失真現象。如果不加以處理,最終電力公司將收取額外費用。我們的變頻控制器和運動控制器能夠在電力輸回系統之前實現重用。

照片:Onexia的勞工節約型技術。
Onexia的勞工節約型技術。
照片:Onexia的勞工節約型技術。
Onexia的勞工節約型技術。
照片:KUKA展示協作機械人。
KUKA展示協作機械人。
照片:KUKA展示協作機械人。
KUKA展示協作機械人。

「我認為歐洲客戶更早對節能功效產生興趣,現在北美企業瞭解到節能功效有助工廠節省大筆開支,因此表現出濃厚興趣。假設某廠房每月電費開支高達100,000美元,使用節能技術後每年可以節省20,000美元。事實上,只要稍加調整,便能削減成本,幅度之大,並非不可冀及。」

美國機械買家對產品能耗日漸重視,但亦有部分人士認為其他因素更為緊迫。Cooper說:「就我向全球各地同仁瞭解到的情況來看,相較美國市場,歐洲市場對能耗問題更為關注。

「我們注意到市場動態開始出現變化。勞動力老化問題成為熱門議題,勞工人口青黃不接。現在,越來越多工廠開始應用自動化技術,因為企業需要生產零部件,卻請不到足夠工人來操作機械。」

Kaley亦指出客戶難以聘請合資格員工:「製造商似乎無法找到足夠的熟練工人,所以我們並不是要搶走工人的飯碗。現在,一名操作員可以負責運作整台機器,而過去則需要3至4名工人,不過現在人手短缺。」

有鑒勞動人口銳減,工資水平高企,故此即便電力費用跌至歷史低位,北美廠商依然面對重重壓力,必須提高產量、縮減成本,才能與海外廠商競爭。這一層壓力亦傳到機械設備生產商身上。

Macron Dynamics Inc是一家總部設於賓夕法尼亞州的皮帶傳動線性機械人製造商,其全國銷售經理Michael Guinta說:「多年前,產品價格是主要驅動因素。現在看來,機器運作效率及生產速度已成為首要目標。客戶追求的是高效。

「不少企業紛紛表示:『這個生產流程目前耗時5秒,希望能夠縮短到1至2秒。』這似乎已成為美國業界的驅動因素。

「我們的標準交貨時間是7天,速度遠超競爭對手。我們公司亦盡量為客戶量身訂製產品,力求滿足所需。我們發現客戶都希望在最短時間内獲得十分符合其要求的訂製產品。」

Paletti USA是一家總部位於賓夕法尼亞州的鋁擠型產品製造商,公司區域銷售經理Charlie Harris亦注意到交貨速度再度成為矚目焦點:「我們發現不少廠房逐步遷回美國本土,以前遷往中國的大批製造活動開始回流。製造企業一旦重返美國市場,就必然要建立新廠房,而機器周圍需要安裝新的防護設備,這就為我們帶來商機。

「客戶要求縮短產品交付時間,希望取得更具創意的解決方案。之前或許會有4至6周的交貨期,但現在已然行不通,客戶要求最遲第二周就要交貨。我們必須確保庫存充足,方能滿足客戶的相關要求。」

除了縮短交貨期,提高生產效率,製造商亦有必要減少停機時間。Kaley表示,客戶正利用三菱電機的電力監控系統減少停機次數。他說:「如果機器耗電量突然增加,意味著可能出現故障,應該安排設備維護。」事實上,突然停機所花耗的成本最為高昂。

總部設於密歇根的Harry Major Machine 是一家訂製輸送機和起重機製造商,公司總裁H Curtis Major 表示,越來越多客戶要求機械設備盡量減低停機機會。他介紹其無電纜起重機系統的優點時指出:「吸引客戶的特點是如果沒有電纜,便毋須進行電纜維護。電纜最終都會老化。如果廠房屬於每天24小時不停運作,生產線無法停運。若電纜斷裂,要更換就大費周章。」

在美國,生產能力大幅提升,卻揭示當地製造企業所使用的設備,較其他市場所使用的生產系統落後。總部設於日本的IAI America公司銷售總經理Mark Takarabe說:「我發現美國市場對高速自動化應用系統的需求十分殷切,氣缸產品同樣廣受歡迎。

照片:芝加哥自動化展: 美企加快工業自動化步伐。
芝加哥自動化展: 美企加快工業自動化步伐。
照片:芝加哥自動化展: 美企加快工業自動化步伐。
芝加哥自動化展: 美企加快工業自動化步伐。

「日本企業已紛紛開始將氣動系統轉為全電動系統,這一轉變令生產周期更短,且中間毋須停工進行調整。氣動裝置使用壽命較短,亦會出現漏氣現象,導致成本上升。電動裝置則更為高效,兼且可以節省電力開支。」

特約記者James O’Donnell芝加哥報道

資料提供 圖片:香港貿發局經貿研究
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