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TrendForce估2024年智慧製造市場規模上看4,000億美元
根據TrendForce旗下拓墣產業研究院表示，導入智慧製造將是企業在新冠肺炎疫情期間的生存關鍵，除了帶動AR、遠端操作、視覺辨識等相關工具與技術發展，也透過部署更多自主無人搬運車(AGV)、行動機器人(AMR)等運輸機器，減少人力以維持社交距離。預估2024年全球智慧製造市場規模將上看4,000億美元，年複合成長率達10.1%，主要成長動能來自遠端與非接觸技術的升級。
2020~2024年全球智慧製造市場規模
拓墣產業研究院分析師曾伯楷指出，2020年全球工業4.0以較穩健的投報率與更成熟的技術，將物聯網、大數據等要素，透過虛實整合呈現於協作型機器人(Cobot)、數位分身(Digital Twins)等解決方案，能夠實現降低成本與提高生產力的宗旨，因此受到相關業者高度關注與採用。
自2011年德國提出工業4.0概念後，全球知名大廠便紛紛開始採用，因此相關技術發展也日趨成熟，根據愛立信(Ericsson)的評估，部署以行動網路為基礎的工業4.0解決方案，5年平均能節省約8.5%的營運成本。而應用案例包括資產追蹤、AR應用、狀態監測、移動型機器人、以及聯網工具等。其5G製造工廠便利用AR設備執行遠端故障排除、支援教育訓練。
電力管理廠商伊頓(Eaton)憑藉工業4.0解決方案抗疫，以Microsoft HoloLens 2 AR眼鏡在實體廠區顯示3D影像並支援遠距連接，透過遠端執行核心工作並保障員工安全。日本製造廠商日立(Hitachi)不僅以熱像儀確保工作場所的員工體溫，也結合視訊分析個人防護設備的使用情況。
觀察台灣智慧製造趨勢，目前製造業中小企業比例約97%，然數位轉型時往往面臨資訊人力不足、成本效益不彰等瓶頸，因此智慧製造計畫多由政府與法人單位共同推動。全球政經、產業趨勢、後疫情時代振興策略，為目前政府推動智慧製造的三大切入點，如現行的智慧機械雲平台就以升級中小企業產品價值、提高國際競爭力為目標，加速台灣整體智慧製造的進程。
2021年製造業的復甦需要更穩健和彈性的供應鏈，除了現有的遠端與非接觸技術工具外，部署更多IoT感測器與設備以打造虛擬工作場域，或是透過區塊鏈、3D列印擴展營運彈性。預期後疫情時代下，智慧製造將有更多應用場景與商機待開拓，強化製造商在面臨往後危機的生存與盈利能力。
遠傳/微軟/台達聯手打造全台第一座5G智慧工廠
遠傳電信、台達電子、台灣微軟(Microsoft)宣布，三方將合作打造全國第一個5G智慧工廠。遠傳以「大人物」(大數據、人工智慧、物聯網)專長，搭配5G 80MHz連續頻寬，結合台達創新智慧設備以及微軟雲端實力，於台達桃園龜山廠生產線導入無人搬運車(AGV)、AOI瑕疵檢測設備，以及結合微軟雲端運算、物聯網與混合實境(MR)的遠距廠房管理這三大應用。
混合實境技術將進駐台達位於桃園龜山的台灣第一座5G智慧工廠。(圖片來源：微軟)
根據資策會產業情報研究所(MIC)預估，全球5G製造市場將於2026年成長至420億美元，其中主要應用市場分別為設備監測、AGV/AMR與數位雙胞胎(Digital Twin)。遠傳2017年底即率先啟動全台第一個「NB-IoT物聯網生態圈」，近年積極運用「大人物」專長提供企業解決方案，今年初5G頻譜競標更取得80MHz連續頻寬，持續深耕智慧工廠、智慧醫療、智慧交通、智慧家庭等領域。
整合優勢創造三贏
遠傳總經理井琪表示，該公司自4G時期便已奠定紮實的物聯網應用基礎。在全台引頸期盼5G即將開台的時刻，遠傳早已為5G市場做好準備，將以5G低延遲、大連結的技術特性，擴大未來各產業應用領域。本次與台達、微軟等全球性策略夥伴緊密合作，可望開創電信產業新藍海，並帶動產業進入5G新紀元。
台達資深副總裁暨資通訊基礎設施事業群總經理鄭安指出，台達對智慧城市所需的技術、產品及解決方案都已進行積極布局。在5G供應鏈、智慧樓宇以及智慧工廠領域，台達擁有網通設備、電源管理、能源管理、基礎設施等多面向的應用，這次跟遠傳與微軟兩家夥伴打造全國第一個5G智慧示範場域，便是台達深耕5G產業的具體實踐。
台灣微軟總經理孫基康則認為，5G啟用結合智慧邊緣，無所不在運算(Ubiquitous Computing)已正式到來。5G將會對市場帶來大幅變化，它將透過創造萬物互聯、推進產業變革與創新與加速產業數位轉型，逐步改變各產業的營運模式與結構。智慧製造、智慧零售、智慧城市等各種智慧應用將加速發展。面對5G將帶來的產業革命性創新，台灣微軟將持續運用全球夥伴生態系資源與科技實力，助產業夥伴搶得市場先機。
三強聯手導入三大應用
預計於台達桃園研發中心展示間打造的5G智慧示範場域，將運用的AGV無人搬運車，透過5G訊號與管理平台交換資料，於生產過程中建立智慧物流調度系統，穩定執行物流搬運工作，大幅縮減物料搬運次數以及人力成本，並依據監測資訊即時下達指令，有效提高產能。
台達在智慧產線中率先以三方合作開發的AOI瑕疵檢測設備為示範重點，透過5G高速、低延遲特性，即時傳送製程中檢測產生的巨量高解析度圖片資料，並進行大數據分析，快速遠端調整製程，有助於提高檢測精準度、產品良率與產能。
5G MR遠距廠房管理、維修與監控：去年微軟分別與遠傳及台達簽署全球戰略合作，助遠傳將三大智慧雲服務搭建於微軟Azure上；亦透過部署台達廠房雲端基礎設施、運用AI校準產線良率打造台達智慧工廠。
這次台灣微軟再次發動全球夥伴生態系之資源，嫁接電信與高科技電子製造業領導品牌，實踐台灣第一個5G智慧製造工廠，並於台達廠房中導入Microsoft HoloLens混合實境與IoT Digital Twin，以5G 串接多設備裝置端輸出訊號，背後透過智慧空間技術(Intelligent Spatial Technology)，建立3D視覺模擬(3D Visualization Modeling)，讓設備資訊全面可視化，實踐遠端廠房管理、維修與監控之應用，並加速智慧製造的進程。
透過遠傳5G智慧工廠專網，於產線布建同一網路，利用5G低延遲特性，資料不需經多節點即可回傳，大幅降低傳輸時間，經由遠傳資安等級設計，更能有效監控網路，提供企業最安全的服務。
客製化/系統整合加持 無人搬運車迎跨界商機
就業者角度而言，傳統系統整合大廠依據以往終端整合經驗，主攻業務較熟悉的製造業與倉儲管理等領域市場，如Dematic、Daifuku、Schaefer等；新創業者則瞄準具有利基的新興應用場景如零售業、飯店旅館、醫療院所等其他服務應用情境發展，如Swisslog、Savioke等。
無人搬運車須有效整合系統及場域
無人搬運車最核心的功能就是提供自動化取放搬運機能，整體機構相對機械手臂而言更簡易，技術要求門檻低，並以此為基礎，再依據個別場域需求發展出不同功能(表1)。但實際應用導入時困難點在於，即便是同一產業類型的場域，個別場所也有所差異。例如生產冷凍食品與生產飲料的工廠、規模不同的飯店、大小不同的醫院等，必須逐個與單一場所的原系統進行有效整合，才能達到預期效益。
表1 無人搬運車各場域功能需求
具體來說，以倉儲物流和製造業而言，僅需基本的取放搬運與地圖、人員辨識等功能，需求相對簡易且業者進入門檻低，故有眾多廠商跨入，其競爭主要關鍵並非是搬運能力，而是轉變成與廠房內原有系統(如ERP、WMS)整合能力的強弱。
另外以醫療院所、飯店旅館以及零售業等服務場域而言，無人搬運車接觸人群頻率較高，主要仰賴自主避障與導航技術，以在行駛路徑中準確避開眾多的消費者，甚至在飯店旅館以無人搬運車運送備品或餐點時，還需要具備進階的語音互動、表情辨識等功能，來提升服務體驗。在整個實體運作的情境中，也仍是需先與周邊門禁、電梯、後台管理等設備進行連線與高度整合，才能讓無人搬運車暢行無阻並正確掌握其即時工作狀況，進一步達到上述提升消費或服務體驗的效益。
綜整而言，無論是倉儲物流、製造業場域或服務場域，縱使不同場域、場所間的功能需求有所差異，但無人搬運車都必須與實際投放地點進行一定程度客製化的系統整合，才能發揮最大效益。
減速器/控制器/伺服電機組成三大電機系統
無人搬運車其基礎零組件與工業型機器人差異不大，由減速器、車載控制器、伺服電機加上方向控制的舵輪所組成，簡易組合機構即可完成自動化搬運，再藉由裝配照相機、雷射、光達等元件獲得環境感測與辨識能力，此即為無人搬運車的機構雛型。以下分別說明各關鍵零組件於整體搬運車構造中所扮演的角色。
減速器使得伺服電機可以在合適的速度下運轉，並精確地將轉速控制到無人搬運車各部位所需要的速度。在實際場域運行時，無人搬運車行進速度需考慮到人員避障以及物體搬運效率，多半不會高速運行，故以採用低比速的行星減速機、直角減速機等為主。目前全球三大減速機領導業者，包括Nabtesco、Harmonic以及住友重工(Sumitomo)都已針對無人搬運車特性開發特定減速機。
控制器則可分為地面控制系統(上位)與車載控制系統(下位)。地面控制系統主要負責任務分配、車輛調度、路線管理與充電等功能；車載控制器主要負責接受地面控制系統的指令後，負責無人搬運車的導引、驅動、路徑選擇、裝卸操作以及避障等動作，彼此間以無線通訊進行連接。
伺服電機為提供無人搬運車行徑的主要動力來源，利用將電機馬達整合至無人搬運車的車輪，其驅動方式又可分為差速驅動型、舵輪驅動型與全向驅動型。
・差速驅動：
指的是利用兩個固定驅動輪之間的不同轉速，來實現車體的轉向。轉向時的半徑、速度、角速度都由兩個車輪的轉速差異決定。具有機構簡單、可靠性高、成本低等優點，但缺點是精準度較低，無法符合精準度要求較高的應用場域。
・舵輪驅動：
是指利用整合伺服電機與減速器並同時可驅動兼轉向的舵輪一體化機械結構，跟車體作相對運動來控制車體的轉向。在安裝兩個或以上舵輪的情況下，車體可以往任意方向運行，甚至達到平移的運動方式。此種設計可以通過狹窄空間，具有很強的靈活性，為差速驅動所無法具備的。但相對由於安裝兩個舵輪，對於電機和控制器精度要求也隨之提高，進一步增加成本。
・全向驅動：
利用特殊的機構設計使輪子自身同時具有兩個方向的自由度，達到讓車體能夠在任意方向同時做出平移和自轉的動作，靈活度相較舵輪驅動又更提升，適合場地受限的倉庫、車間、廠房等狹小的空間環境，成本相對前兩者更高。
綜上所述，無人搬運車與工業型機器手臂其實機構上高度相似，兩者在硬體技術整合也相對容易，目前市面上也陸續出現機械手臂結合無人搬運車的產品。
三大領域導入一站式客製化方案
在無人搬運車產業鏈中游業者主要提供一站式無人搬運車解決方案，囊括無人搬運車機體與系統整合服務，依據不同垂直領域需求來進行客製化導入。大致可分為三大類，分別是「系統整合商」、「整機製造商」與「系統整合跨整機業者」。
系統整合商是提供無人搬運車導入之一站式解決方案，但不自行開發生產無人搬運車產品的業者。如Honeywell Intelligrated、Knapp、MHS、Kardex Group等，通常與整機製造商合作，將其產品納入所提供的整體解決方案內。如Honeywell Intelligrated就與Fetch Robotics合作採用其所生產freight系列自主移動機器人(AMR)。
系統整合跨整機業者則是提供完整無人搬運車導入解決方案，從無人搬運車本機生產到場域導入規畫都能提供服務與諮詢。前述之無人搬運車市場領導廠商群，多屬於此類業者，如Dematic、Daifuku、Schaefer、Elettric80等。此類業者過去僅提供系統整合服務，但後續藉由併購或投資整機業者的方式，跨足整機開發，獲得無人搬運車製造技術，如Dematic收購Egemin、NDC，以及Schaefer投資DS automotio等，藉此完整一站式解決方案，不需再另外購置整機業者的車體至自身解決方案中，並且自行開發生產無人搬運車，除可以降低整體解決方案成本外，自行開發車體也能夠更貼近客戶需求，並與自身整合服務相容性更高。
由此可見系統整合服務對於整個無人搬運車業務拓展而言，可謂最重要的關鍵。舉例來說，如食品加工廠與傳統鐵工廠同樣都是製造場域，然而對於無人搬運車的需求卻迥然不同。食品加工廠內不同區域因應加熱、冷凍保存等製程而有溫度差異，甚至濕度變化，搬運車要在溫差大且溼氣重的環境中也能正常運作。傳統鐵工廠內則因搬運材質特殊性，可能會造成軌道導航被影響，或場域內網路訊號被阻擋的情況，這些問題都需要長期與業界接觸的經驗與軟硬體整合能力才有辦法克服。
若再進一步檢視，以系統整合服務的角度拆解，剖析無人搬運車導入過程大約可以分成四個步驟，分別是「規畫」、「建置」、「測試」與「維護」。
・規畫：
包括評估無人搬運車導引方式選擇、手動或自動充電系統的配置、無人搬運車與輸送帶、產線設備之通訊方式，以及導入的搬運車數量與種類，都屬於導入前的需求規畫範疇內。
・建置：
需求確認完成後，開始依據導引方式設置基礎設施。其中也包括將AGV控制系統與需求端的企業資源規畫(ERP)/倉庫管理系統(WMS)/製造執行系統(MES)等軟體進行整合。
・測試及維護：
當建置完成後，將持續進行軟體參數測試與調校，確保無人搬運車能於需求場域正確運行，並給予操作人員基礎訓練，確保其能順利操作和識別車體異常的訊號。後續同時持續定期進行保養維護，和其他技術諮詢。
整個無人搬運車導入過程相當繁瑣，由不同業者共同提供服務，才能順利營運。過往傳統整機業者主要以車體製造為業務核心，以及提供與車體相關的周邊硬體設備(如軌道指示物、充電系統等)為主要業務。而系統整合業者則是以整體需求規劃為服務軸心，軟硬體整合工作為其主要業務範疇。
然而隨著無人搬運車產業發展，此種只專注於硬體或軟體的服務模式已逐漸無法滿足場域需求，除每次因應產線變動的設定調整曠日廢時外，三方的來回溝通也較單純雙向對話更為複雜冗長，故傳統整機業者以車體製造為核心，向外拓展，逐漸將服務從硬體擴展至軟體整合。系統整合業者則從外圍的整體規畫，向內拓展，由軟體整合跨足硬體製造，提供一站式解決方案。雙方都朝提升自身服務完整性發展。
買斷/租賃各具整合能力
由於無人搬運車產業具有高度依賴系統整合服務的特性，整合能力強弱就成為搶占市場的決定性要素。其商業模式也因業者間整合能力的差異，最後發展出兩種截然不同的模式，分別是「買斷」與「租賃」。買斷指的是需求端購買整套解決方案，一次性付費並擁有設備。租賃則是依據需求端使用搬運車的時間、次數計價，並未直接擁有設備。
不同類別業者依據其特性分別提供不同的商業服務模式。一般而言，不論系統整合商、整機製造商與系統整合跨整機業者，都有提供買斷的一站式解決方案服務，但論能依據需求提供客製化服務的能力，仍以系統整合跨整機業者較佳，故無人搬運車市場多以系統整合跨整機業者為主要領導者。但買斷模式初期資金投入成本高，需求彈性小，故主要適合場域需要改建、客製化的應用情境。
整機製造商著重於本機技術開發，整合能力較弱，在傳統營運模式下較難接觸終端企業用戶，故部分業者藉由發展租賃模式來降低導入成本吸引需求端，以拓展市占率。具體來說，租賃模式的優勢在於可以配合生產需求彈性調整自動化搬運產能，而不會被淡旺季影響而導致產能空轉。然而「租賃」模式雖然不需初期資金投入成本，但仍有其限制，主要適用於場域不需重新改建，或無法重新布建的應用情境。
(本文作者為資策會MIC產業分析師)
穩定產能/降低風險 5G巧扮工業4.0關鍵推手
智慧製造的核心主要在於連結與優化，前者連接生產過程感知層的人、事、物等資料，後者則是藉採集的所有資料，透過分析轉為資訊，提供相關單位進行不同決策，包含：製造現場的作業管理、業務規畫與運籌以及整體企業日常應用之管理等。
在5G助力之下，近程而言，可提供單一應用服務更高的規格表現，如即時監控的毫秒級反應；遠程而言，在5G的架構下，則更容易將過去分散的資料整合為單一整體系統。整體來看，預估2023年全球5G智慧製造的應用服務市場僅有2.52億美元；而隨著5G通訊技術成熟，帶動需求與供給上升，預期2026年全球5G智慧製造下的應用服務市場可達約420億美元。
根據5G特性及相關智慧製造應用需求觀察，結合智慧製造應用產值與成長率，資策會MIC認為設備監測、AR/VR、無人搬運車(AGV)/自主移動機器人(AMR)、數位分身、人工智慧、網路安全，將會在未來六年內的智慧製造場景中優先被實現。
5G進入工業製造場域
2019德國漢諾威自動化工業展、2019上海工業博覽會，相繼展出5G於數位分身的應用。中國移動電信與上海菸草機械公司合作，在2019工博會現場展示5G+數位分身，兩個螢幕中右側顯示一個工廠產線的監控畫面，左側則是3D建模後生成的虛擬模型，為透過技術「1:1」還原的產線模型。
動畫中所有內容，如設備艙門的開關和真實世界中都是同步的，任何工件發生故障，模擬的視角也都能看到細節。其中使用許多不同種類的感測器，能把設備的運作狀態等數據傳到數位平台上，進而監控生產過程。
德國工業巨頭博世(Bosch)提出建立5G工廠的願景，該工廠的生產環境(地板、牆壁和天花板除外)都是移動的。機台、設備和AGV將就生產需求藉5G傳輸移動，並透過基於邊緣和雲端的分析實現智慧化，進而使工廠能根據需求更改生產線。博世認為AGV移動採用無線是必然的，而5G通訊技術才是最佳選擇。
傳統以工業無線網路(工業Wi-Fi)控制AGV訊號，然而，AGV驅動控制訊號需要穩定傳輸，整個網路的傳輸延遲不得超過50毫秒；否則系統將判定AGV數據不健康，導致車輛運作效率低。但工業級Wi-Fi在覆蓋率、移動性、抗干擾、換手以及眾多AGV同時接入的表現並不理想，致整套AGV自動駕駛方案效能不如預期。
而5G可連接上萬至上億台設備，除了博世外，高通(Qualcomm)也表示AGV若結合機器人以每1m/s的速度移動1mm，則系統需每1毫秒計算一次。尤其當廠區內AGV/AMR數量龐大時，由於各自都相當接近，更需要精準移動。
此外，協作型機器人重複精準度多為0.1mm，AGV必須要有精準移動能力，才能搭配機器人進行生產活動，否則AMR僅能從事低階搬運動作(如半導體廠內AGV及協作型機器人僅能提供搬運工作)，無法協助有效帶動整體產線升級。
為了解台灣產業對5G智慧製造需求的想法，本文針對台灣製造業者進行深度訪談，包含石化業、鋼鐵業、機械業、光學業、半導體業、汽車製造業、機車製造業、電子製造業、智慧製造系統整合商等(圖1)。
圖1 臺灣5G×智慧製造三大潛力應用
無人巡檢降低人為疏失
近幾年，無人機作為新興的巡檢工具，憑藉其機動靈活性、成本逐漸降低、不受地形限制等諸多優勢，已逐漸成為產業界日常巡檢。
在無人巡檢部分，特別是石化業者由於園區廣大，管線必須例行性巡檢，並且頻率通常為一天一次，面對數公里的管線，目前多以人力方式每日重複檢查，未來若結合5G與無人車技術，將可透過相機、紅外線、微波等感測方式，進行無人化巡檢，例如管線巡檢、電力巡檢等，除了減少人力負擔外，也可降低人為疏忽造成的意外。
尤其是石化產業特別重視安全，一旦意外發生，不只波及生命、財物損失，甚至是企業形象及衍生成本影響(股票下跌、徵才不易、社會觀感不佳、其他廠房停機受檢等)。
惟石化產業所採用之設備，須符合防爆規格要求，因此在設備本身的強化上都須更勝於其他產業設備。
AR/VR協助工業維修/教育訓練
普遍而言業者認同在製造場景中，為符合移動力與頻寬需求，AR/VR確實需要5G搭配，然而業者同時亦考量即便有需求，內容部分仍待開發，如教育訓練內容、維修操作程序等。
台灣系統整合商在全球占有重要地位，客戶遍及全球各地，其中有廠商考量面對客戶的合約中，常有限定時間內(幾小時或幾日)赴現場進行維修與障礙排除，目前對策是將維修廠商派駐於當地服務，或是派遣附近人員飛到當地。因此系統整合業者認為，如果透過AR/VR的應用，能快速協助客戶障礙排除，或是遠端即時了解障礙問題，將有助於維修保養效率，對客戶和業者都是雙贏。
相較於維修保養，教育訓練需求為其次，生產成本高的業者較有需求，原因是生產成本低者，業者傾向讓新進人員實地操練、訓練手感，或直接透過影片方式進行教育訓練。反之，面對生產成本高者，業者面對教育訓練造成的報廢成本承擔壓力較大，因此樂於採用教育訓練的方式代替現場訓練。
5G實時監測促進產能
在設備監測部分，無論是機台維護或是生產優化，由於涉及核心生產，因此一直是企業關注的課題。事實上設備監測應用已行之有年，只是多用於蒐集歷史數據再進行機台或生產情形的推估，進而實施應對措施。然而企業對於高價值的產品，如前述所提BLISKS的航空器零件，由於生產成本極高，所以期望能透過5G以實時監測的能力，倘若涉及大量連結生產設備，則看中5G低延遲、大連結的特性。
以更換刀具為例，產線實際上有現場人員根據經驗判斷，過早更換造成刀具的浪費墊高生產成本，而過晚更換則衍生不良品的機率提升，同樣為墊高生產成本。因此企業仍期待透過科學、數據的方式，提供現場人員機台維護、零件更新的資料作為決策依據，以降低停機風險，達成生產效能最佳化。
智慧製造連結人員、資料和資產間的流暢溝通，透過持續改善生產流程，穩定生產過程、降低生產成本、提高產品品質。製造資訊是以數據分析改善作業基礎，存取諸如溫度、濕度、壓力、轉速、震動等即時參數，有助建立並優化生產模型。對於工業物聯網來說，保持低延遲、同步尤其重要，5G在3GPP R16版本中，已具備TSN標準。隨著R16最終版本底定在即，R17標準逐漸具備制定方向，在乙太網路TSN風潮下，預期5G互通性將有助於其落實到工廠通訊技術中。
3GPP R16規範預計2020年初完成後，該版本支援更多URLLC應用，並增強URLLC對應IIoT的挑戰。供應端將逐步推出5G設備與5G解決方案，在設備與環境逐漸完備下，將有助於5G智慧製造整體發展。現階段主要是周邊環境尚未成熟，企業不易評估所需投入的資源，使其態度相對保守。業者應建構協助企業快速評估ROI的模式，以加速企業導入5G意願。
工廠營運首要是安全、可靠，當前智慧製造尚未有非5G不可的應用服務，因此大幅削弱5G對智慧製造的影響力道，因此未來5G將針對應用服務提供更高規格要求為主，如設備監測、人工智慧、數位分身。此外，對於生產環境具有高風險者，在工安意識抬頭當下，也是5G導入解決方案之機會，如AR/VR、即時安全警示、虛擬圍籬。
TÜV工業機械智慧轉型以功能安全為核心
近年來各國政府積極推動智慧製造政策，也帶動相關自動化產業升級，而網路通訊的發達，也讓工業物聯網朝向整合大數據、機器人及智慧設備發展。智慧製造帶來雲端化及無人化趨勢，產線需更多的軟硬體整合才能追求穩定度、安全度及系統整合度。由於許多企業都開始用機器人代替人工，提高生產效率或降低人工成本，因而機器人和AGV無人搬運車的應用也就越來越受到重視。
AGV代替人工進行自動化運送，不僅降低人為錯誤風險，也降低受傷風險。機械人則讓產能效率與產品良率提高，二者對智慧製造都有重要的作用。由於工業機器人或機器手臂多被應用於高精密化的產品生產上，目前最被廣泛採用的國際標準為ISO 10218-1，歐盟、美國或日本皆以此標準為主要架構，但機器人本身也屬於機械指令(2006/42/EC) 及電氣設備所界定的範圍，因此須遵守機械指令下的機器人調和標準及電磁相容性指令，若作業場所屬於防爆環境，那還需考量防爆指令(2014/34/EU) 的要求。 再者機器人或機器手臂系統在設計階段時就需具備功能安全考量，如果該系統在設計上無法降低風險等級，就得依照國際標準 ISO 10218-2的規範進行系統的安全防護評估 - 在不同情況下能透過手動或是啟動安全互鎖自動停止機器人危險運作，避免人員受傷或設備損失。
因應全球智慧製造浪潮，國際驗證機構德國萊因TÜV提醒，即使智慧型工業機器人將帶動新一代的工業革命，但考慮功能安全(IEC 61508 & ISO 13849)仍是無法迴避的重中之重。當機器人對輸入訊號沒有正確地動作，即可能造成人員、環境或產品的重大損失，因此讓機器人、AGV 或工業自動化設備能正確保護自己及使用者安全，並完成交付任務，都需要經過嚴格的安全認證。
工業4.0及智慧製造雖非制式的規範，卻是企業價值的選擇與創造，目的在以精簡的人力和智慧機械合作無間，促進下一代的工業轉型。企業轉型時，低階的人力不再被需要，同樣地，傳統生產製造機械如不能和自身上下游或週邊供應鏈做智慧化整合，到時也可能難逃被棄置角落的命運。
德國萊因是歐盟獨立驗證公司，也是多家知名大廠的SEMI S2指定驗證單位，可在台灣直接核發機械指令附件4的「型式檢驗證書」、CE 符合性驗證、北美與國際相關驗證/換證及工業4.0產品及系統安全評估驗證。工業自動化帶來更多的感測器需求，從零組件的功能安全到工業機械設備的系統性功能安全，德國萊因可協助企業強化機械安全符合性、減少意外，從台灣到國外，順利取得台灣TS安全標章或CE標誌。
整合多重感知/人工智慧 機械手臂展現十八般武藝
只會按照程式設定執行重複動作機器手臂，未來將逐漸被具有各種感知能力，甚至會自主思考的機器手臂所取代。而隨著手臂所具備的技能更加多元化，許多現在仍得依靠人力來作業的生產流程，未來勢必會被手臂所取代。另一方面，這些新世代手臂由於具備傳統手臂所沒有的能力，往非製造業應用領域發展，也是值得期待的趨勢。
台灣愛普生(Epson)產業科技事業部副總經理王亮國表示，就像各大車廠都會在重要車展上展示未來概念車，宣揚自家對未來汽車的想像跟願景，Epson日前在自動化展上展示的WorkSense W-01自主性智慧雙臂機器人，也是該公司對機器手臂未來發展趨勢的想法。
多重感測讓手臂應用更為靈活
該雙臂機器人擁有2D+3D視覺辨識、力覺感測跟自主思考能力。當機器人偵測到手臂移動路徑上有障礙物出現時，會重新規畫路徑以繞過障礙物。至於機器人本體則採取單一手臂具有七軸關節，加上腰部可旋轉共十五軸的設計，作業流暢度跟靈活性不會比人類遜色。跟真人相比，目前該雙臂機器人只剩下自主移動這點還無法做到，但王亮國透露，未來Epson還會推出結合自動引導車輛(AGV)的雙臂機器人。具備移動能力的雙臂機器人，將可承擔更多樣化的工作任務。
除了概念性的雙臂機器人之外，Epson也推出N6六軸機械手臂與VT6一體式手臂兩款新產品，其中N6採取折疊式設計，除了最小作業空間需求跟人類作業員相似外，還可以懸吊式安裝，讓工廠可以在有限的空間內部署更多機器手臂。VT6則是將手臂的控制器直接內建到手臂本體中，除了具備占用空間小的優勢外，也更容易與其他設備整合，例如將手臂搭載在AGV上。
省、小、精是Epson設計機器手臂的核心理念，高精度、高速度與低震動則是該公司手臂與其他競爭對手最大的差異化所在。但除了手臂本體的進步，未來手臂一定會搭載更多感測技術，來滿足客戶的應用需求。舉例來說，手臂結合視覺跟力覺感測，就能讓手臂執行軟性電路板(FPC)插件作業。因為施力不當會很容易導致軟板損毀，所以目前軟板插件多半還是用人工作業。但具備力道感測能力的機器手臂，能有效避免此一問題。
王亮國表示，手臂產品的進步，讓手臂可以在工廠裡執行更多元化的作業。也因為如此，台灣許多電子製造業的手臂用量不斷上升，負責監督導入專案的主管層級也越來越高，顯示客戶對產線自動化的重視程度正在與日俱增。
不過，提到自動化，不可諱言的是，客戶最主要的考量還是在成本，畢竟要打造一條自動化產線，往往牽涉到相當可觀的資金投入。因此，目前在工業機器手臂市場上，有些業者採取殺價競爭的策略，希望藉此博得客戶青睞。這對於目前在台灣市占率領先的Epson來說，是一個必須正視的挑戰。
走出工廠開拓新藍海
對此，王亮國透露了兩個因應策略，首先是建議客戶在財務操作上，將機器手臂視為耐久財，用逐年折舊攤提而非一次性採購的方式來認列成本。因為現在手臂能做的工作越來越多元，即便產品更新換代或產線有所調整，已經採購的手臂還是可以繼續沿用，不會就此派不上用場。這種成本認列方法不僅比較貼近現實，也可以讓廠商財務負擔大幅降低。換言之，能執行的任務越多元，部署彈性越高的手臂產品，即便單價較高，成本效益還是會比低單價但功能單一、部署彈性低的手臂為佳。
其實，Epson的手臂在台灣的製造業市場一直是市占龍頭，因此也成為各家手臂業者集中火力的對象。未來Epson會繼續投入更多資源，鞏固其市場領先優勢，例如強化建教合作，培育更多熟悉Epson手臂的年輕工程師，為製造業客戶提供全方位的顧問、產線建置模擬與後續維修服務等。其實，目前自動化產業的工程師短缺十分嚴重，因此，從人才培育著手，不僅能有效鞏固Epson的領先優勢，也有助於推動自動化更加普及。
第二個策略則是走出工廠、走進店頭。隨著Epson的手臂越來越靈活、智慧化，未來Epson的手臂除了應用在工廠，也可以應用在非電子製造業，例如食品業、生醫實驗室、製藥等，甚至服務型機器人市場，也是Epson有意進軍的領域。雖然Epson的手臂是為工業應用設計，但因為手臂本身是小型手臂，只要透過其他周邊輔助，例如機器皮膚、雷射感測等，其手臂也有一定程度的人機協作能力。而這也是Epson手臂有機會走出工廠，走進店頭的原因。