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全球著名的無人工廠：無燈製造的真實案例
富士山腳下凌晨三點。停車場空無一人，餐廳已關閉，製造現場極為昏暗。此外，機械手臂型機器人仍忙於燉煮作業、處理軸承及卸載成品套件。沒有人監督操作：也不需要。在早晨，偵探們只會看到一排準備進行最後檢查的新製機器人。.
這就是所謂的暗工廠——也稱為無燈工廠。製造過程在無人車間持續進行，因此不需要開燈、供暖或空調。自1980年代以來，這一概念便引起製造商的興趣，現在隨著新一代人工智慧、機器視覺和人形機器人的發展，已成為各行業會議的議題。.
雖然標題與車間現實之間存在差異。純粹的100%暗工廠實踐仍難以見到。大多數被引用的工廠實際上僅在某些廠房、區段或班次中為暗工廠，而少數員工負責維護、品質控制或其他特殊任務。這並不減損其重要性，反而使它們成為學習工廠流程如何獨立運作的更佳範例。.
本報告將介紹位於日本、歐洲、北美及亞洲的最廣為人知的暗工廠範例，說明其地點、生產商品、運營水平及重要統計數據。接著討論哪些工廠及領域可能在不久的將來轉型為暗工廠，以及哪些工廠及領域可能永遠不會成為暗工廠。.
暗工廠確實存在，但並不像人們想像的那麼普遍。FANUC自2001年起訓練機器人在暗工廠中製造機器人；ASE經營多家無燈半導體製造廠；飛利浦與小米也生產消費產品，僅涉及少數工人。相比之下，大多數工廠，如西門子安貝格和特斯拉，僅是高度自動化工廠，仍需大量高技能工人。.
什麼是暗工廠？無燈製造解說
簡單來說，無燈製造是一種製造策略，工廠內幾乎無人，只有原材料進入，成品出廠。機器人、數控機床、輸送帶、自動倉儲系統、視覺系統及控制軟體執行所有操作，PLC、SCADA及MES管理流程並監控結果。由於工廠內無人，關閉燈光及氣候控制系統所節省的能源即是無燈製造名稱的由來。.
無人化製造的概念出現得比人們通常想像的還要早。科幻作家菲利普·K·迪克在1955年所寫的短篇小說《Autofac》中預見了自動運作機器人工廠的發明，而到了1980年代，通用汽車及其他公司大力投資於建造無人自動化設施的嘗試。幸運的是，幾乎所有最初的嘗試都失敗了，因為當時使用的機器人、感測器和軟體無法應對現實生活中的多樣性。如今的技術已經先進許多，但處理異常狀況的挑戰依然存在。.
實際上，「黑暗」這個詞更應該被理解為三個層次的光譜：
無人值守 指的是生產設施有固定員工，但部分機器在夜間或週末無人值守運作。這在數控加工中被廣泛應用。.
無人值守單元與生產線 意味著某個生產單元、廠房或區域無人值守運作，而工廠的其他部分仍有人員駐守。.
以及 無人值守工廠 指整個生產流程在無人值守的情況下持續運作數天甚至數週。全球符合此標準的工廠非常少見。.
在閱讀以下案例研究時，應該記住這個光譜的概念，其中一些知名企業屬於第二級，至少有一家因嘗試過於激進而聞名。.
全球著名的無人工廠
以下 無人化製造範例 是工程師、分析師和商業媒體最常引用的案例。對每個案例，我們總結其所在地、產品種類、自動化程度以及其突出之處。.
日本 – FANUC，忍野村（山梨縣）
| 項目 | 詳細說明 |
|---|---|
| Location | 山梨縣忍野村，位於富士山腳下 |
| 產品 | 工業機器人、伺服馬達、數控系統及相關零組件 |
| 無人值守開始時間 | 約2001年 |
| 主要數據 | 每24小時約生產50台機器人；可無人監督運行長達30天 |
| 自動化等級 | 專用無人值守生產區內由機器人組裝機器人 |
FANUC是談論無人工廠時必提的企業。這家日本公司利用自身的生產流程製造全球機器人。報告指出，公司約在 一個24小時班次內生產50台機器人，意味著其組裝線可無人干預運行至少30天. 。曾有FANUC高管提到，除了關燈外，他們還會關閉工廠這些區域的暖氣和空調系統。.
這種現象是如何發生的？首先，可以提到工廠由獨立的工作站組成，機器在這些工作站自動裝載和卸載生產單元，並配備自動倉庫，公司在此存放最終產品和製造的貨物。雖然人員會定期造訪現場，但這通常發生在白天，以便進行維護、測試及監督機器人所執行的工作。.
重要的是 工廠可以在無人看管的情況下運作. 。這僅能歸功於持續大量生產的產品組合。公司實施有限的設計數量，並意識到組裝過程自動化的必要性。.
荷蘭 – 飛利浦刮鬍刀工廠，德拉赫滕
| 項目 | 詳細說明 |
|---|---|
| Location | 荷蘭弗里斯蘭省德拉赫滕 |
| 產品 | 高級電動刮鬍刀及刮鬍刀頭 |
| 主要數據 | 旗艦生產線上有128台機器人，僅有9名品質保證人員 |
| 輸出 | 年產量約為1500萬台刮鬍刀 |
| 自動化等級 | 高度自動化且具彈性的組裝；人員集中於流程末端的品質保證 |
飛利浦自1950年代起就在德拉赫滕工廠生產刮鬍刀。當該公司選擇自動化生產其高品質產品，而非遷移至生產成本較低的國家時，這被視為回流趨勢的開始。據估計，該工廠配備了 128台由Adept Technology（現為Omron旗下）製造的機器人負責生產，僅有九人負責品質控制. 。根據自動化解決方案供應商的描述，目前該設施的機器人數量已增加至約200台。.
德拉赫滕的有趣之處在於其彈性。飛利浦沒有為特定型號打造專用生產線，而是提出了取放系統的概念，該系統很可能在未來十年內用於刮鬍刀生產，儘管未來可能型號的具體設計尚未確定。此外，機器人可重新編程，生產工具也能輕鬆修改，這意味著能輕鬆調整以生產任何新型刮鬍刀，避免從零開始建造新工廠。.
精確來說，德拉赫滕設施佔地廣大， 同時也是飛利浦刮鬍刀研發部門的所在地，總共僱用約2000名員工. 。九人的數字指的是機器人組裝操作人員，而非整個設施的人數。.
德國 – 西門子安貝格電子廠（EWA）
| 項目 | 詳細說明 |
|---|---|
| Location | 德國巴伐利亞州安貝格 |
| 產品 | SIMATIC 可程式邏輯控制器（PLC）、人機介面（HMI）、輸入/輸出及相關自動化產品 |
| 創立 | 1989 |
| 自動化等級 | 約75% 的價值鏈由機器和電腦處理 |
| 主要數據 | 品質報告達到99.9988%或更高；約1200種產品變體；每日約350次換線 |
Amberg 被視為歐洲領先的智慧工廠示範，這是實至名歸的。西門子在此工廠生產自家的 SIMATIC PLC，約有 1000 台以上的 SIMATIC 控制器被用於促進製造過程。. 根據西門子所述，約 75% 的生產過程由機器和機器人執行，材料自動從倉庫運送至機器，, 製造中的品質保證估計極為優秀，約為 99.99881%，且最近更高。.
最重要的統計數據不是百分比，而是近年來產量增長超過 8 倍，而員工數量和工廠面積保持不變。最新報告顯示，SIMATIC 硬體的年產量約為 1700 萬台，, 該工廠生產約 1200 種產品，每天約有 350 次製造轉換，, 所有這些均通過數位孿生和製造執行系統（MES）安排。.
雖然 Amberg 並非完全自動化工廠，且西門子也未聲稱如此，但它確實展示了高混合生產設施，製造超過一千種變體的核心流程可非常接近實現完全自主。該公司在中國成都擁有一座同樣原則建造的姊妹工廠，並且現在將在 Amberg 製造投入大量資金，以實現具備 AI 能力的自我學習生產。.
美國 – 特斯拉與「外星戰艦」的極限“
| 項目 | 詳細說明 |
|---|---|
| 地點 | 弗里蒙特（加州）、內華達超級工廠及其他特斯拉工廠 |
| 產品 | 電動車、電池組、驅動單元 |
| 目標 | 為 Model 3 建立近乎全自動化的「外星戰艦」工廠 |
| 現實 | 過度自動化導致 2018 年的「生產地獄」；許多機器人被移除 |
| 後續狀況 | 馬斯克於 2020 年表示，除了線束和總裝外，大部分生產線超過 75% 自動化 |
各種消息指出特斯拉被稱為北美首座全自動化工廠。真相較為複雜，對製造業理解非常重要。對於 Model 3，埃隆·馬斯克打造了一座擁有最佳自動化水平的工廠——它本應該像一艘外星飛船. 。實際上，包括複雜的輸送系統和機器人在內的多種技術，無法像人類那樣輕鬆完成相同任務。由於這種複雜的安裝，產量遠低於預期。2018 年 4 月，馬斯克公開承認過度自動化是錯誤，公司開始撤回部分自動化生產，並雇用更多工人接手部分任務。.
然而，他們持續推動自動化，因為電池組製造時間大幅縮短，2020 年馬斯克表示， 大部分生產超過 75% 自動化, ，不包括接線和組裝過程。特斯拉的Gigafactories是最自動化的汽車工廠之一，但它們不屬於暗工廠類別，這是基於特斯拉的負面但實際經驗所支持的。.
美國有完全自動化的工廠嗎？有，但僅限於換班或單元層級。大多數CNC機械加工廠在夜間有無人值守班次，而高端電子製造商則可能在部分生產環節應用全自動解決方案。整體而言，暗工廠相當罕見，而關於美國自動化的絕大多數新聞都是關於與人並肩工作的機器人，而非取代人類的機器人。.
在這方面取得真正成功的公司之一是BMW；因此，BMW斯帕坦堡工廠在Figure AI恐怖技術的運用上取得了重大突破——該技術使機器人在11個月內裝載了近90,000個鈑金零件，最終生產了近30,000輛BMW X3車輛。此後，BMW將Figure更新的機器人用於其他用途。這一事實表明，機器人化適用於特定工位，但尚無法完全取代工人。.
台灣與東南亞 – ASE集團半導體封裝與測試
| 項目 | 詳細說明 |
|---|---|
| 地點 | 台灣（高雄及其他地點），並在馬來西亞及其他地區擴展 |
| 產品 | 半導體組裝、封裝與測試服務（OSAT） |
| 首家無人值守工廠 | 2018 |
| 主要數據 | ASE報告運營中有56家無人值守工廠 |
| 認可 | 世界經濟論壇全球燈塔網絡中首家OSAT工廠（2022年） |
從設施數量來看，可以判定ASE可能是其運營中最大規模的暗生產用戶。該製造商於2011年組建了電腦整合製造委員會，2015年建立了機械手臂和運輸自動化系統，並於2018年啟動了首家無人值守工廠。目前ASE聲稱運營56家無人值守工廠， 並培訓了超過700名AI與自動化工程師專注於無人值守工廠.
半導體封裝業務非常適合無人值守生產，原因有三：微小設備對污染極為敏感、流程高度組織化，以及使用標準化載具，這些載具可由運輸系統和機器人輕鬆操作。前端晶圓廠也共享許多此類優勢，因為潔淨室操作無需任何人工干預。.
中國 – 小米智能工廠，昌平（北京）
| 項目 | 詳細說明 |
|---|---|
| Location | 北京昌平區 |
| 產品 | 旗艦及摺疊式智慧手機 |
| 開幕 | 2024年7月 |
| 投資與規模 | 約24億元人民幣（約合1.433億美元）；約81,000平方米 |
| 主要數據 | 11條生產線；年產能約1,000萬部手機 |
小米昌平工廠是當前備受矚目的新增工廠之一。. 該工廠被介紹為一座全自動化智慧工廠，擁有100%的自動化 其運營流程及生產線的持續運行。該工廠由自研的生產平台運行，小米聲稱已開發了工廠軟體及大部分設備。.
「一秒一部手機」的口號需要一些說明。啟動每年均勻生產一千萬部手機意味著這些手機將會 每3.15秒生產一部 這速度很快，但還不是最快。工程團隊及維護人員仍駐廠確保運作順暢。.
其他著名的無人工廠範例
- 半導體晶圓製造廠擁有自動化搬運系統，使潔淨室內的貨架移動幾乎全自動化。.
CNC 加工 車間能夠長時間無人監督運作，採用機器人工具及工具管理系統。.
完全自動化的倉儲與配送中心因先進物流技術，只需極少人力介入。.
西門子成都電子廠是安貝格工廠的複製品，採用相同原則在中國生產 SIMATIC 產品。.
無人工廠範例一覽比較
| 工廠 | 國家 | 產品 | 主要數據 | 真正無人操作？ |
|---|---|---|---|---|
| FANUC 大篠 | 日本 | 機器人、伺服馬達、CNC | 約50台機器人每日運作；最多可無人監督30天 | 是，在專用生產區域 |
| 飛利浦 Drachten | 荷蘭 | 電動刮鬍刀 | 128台機器人，生產線上有9名品管人員 | 大部分無人；品管及支援有人員 |
| 西門子安貝格 | 德國 | SIMATIC PLC | 75%價值鏈自動化；99.9988%以上品質 | 否－高度自動化，但有人協助 |
| 特斯拉超級工廠 | 美國 | 電動車、電池、驅動單元 | 超過75%生產線自動化（2020年，馬斯克數據） | 否 |
| ASE 集團 | 台灣／亞洲 | 半導體封裝與測試 | 56座無人工廠 | 是，許多獨立設施 |
| 小米昌平 | 中國 | 智慧型手機 | 每年一千萬部手機；11條生產線 | 大部分無人；有員工監督與維護 |
最著名的無人工廠共同特點
儘管機器人廣泛使用，成功有普遍條件：
- 穩定且標準化的產品線： Fanuc 機器人、Philips 刮鬍刀及 ASE 產品均大量生產且設計穩定。組裝過程自動化及機器人採購同樣重要。.
- 自動化物料流與緩衝： 自動倉庫、貨架系統、棧板系統及自動導引車（AGV）可長時間供料。無緩衝時，無人替換物料會導致生產線停擺。.
- 100% 線上檢測： 視覺系統與電子測試檢查每個零件，缺陷品自動剔除，無需等待人工檢驗。.
- 資料、MES及遠端監控： 每個工站皆能回報效能，及早發現問題。.
- 員工轉型升級，而非裁撤： 員工離開生產線，轉而從事維護、程式設計、品質及改善工作。.
真實故事：為何100%無人工廠仍非常罕見
如果無燈操作這麼好，為什麼經過多年企業嘗試後，實際案例仍然如此稀少？障礙更多是實際操作層面而非技術層面。.
產品複雜度
眾所周知，機器人能執行精確的物理操作，但在某些複雜的布線、軟性材料、纏繞物品及需要決策的組裝上，仍無法達成目標。這正是為什麼即使在特斯拉，製作線路和組裝汽車仍由人工完成。.
換線頻率
如果工廠連續數週生產同一種產品，期間可以無人操作。但若在一個班次內多次更換型號，則需要部分工人更換夾具、檢查初期產品並處理設置。Amberg工廠每日進行數百次換線，依靠先進技術，但仍聘用工人。.
投資與費用成本
例如，小米最近投資約$3.3億於智慧型手機工廠。在許多情況下，從90%自動化升級到100%自動化的成本，可能比從10%升至90%更高，因為可能需要完成最困難的工序。.
例外狀況、維修與供應變異
機械可能卡住、工具磨損、感測器漂移，零件批次間也可能有所差異。值得注意的是，有人員的工廠能即時應對這些問題，而無人工廠若非自動處理，生產可能停擺數小時。.
專業知識與組織
要運行全自動工廠，需要控制工程師、機器人程式設計師、數據專家及維護人員。許多工廠發現，聘請合適專才比購買設備更困難。.
哪些工廠與產業最有可能成為下一個無人工廠？
最理想的候選者具備知名範例的特質：高產能、小型且堅固的元件、標準化設備與程序，且能自動化。合格領域描述如下：
後端半導體與晶圓製造 – 許多製程已高度自動化，下一步是連結各製程並利用人工智慧監控設備故障。.
電子與印刷電路板組裝（SMT） – 電子組裝程序已自動化，物料供應流程也正在自動化中。.
精密製造 – 透過機器人佈置、機床監控及測量流程，現可實現多日無人值守生產重複零件。.
電池製造 – 電池製造涉及高產量與危險技術，自動化發揮關鍵作用，但物料搬運仍具挑戰。.
低壓電氣元件 – 微型斷路器（MCB）、繼電器、接觸器和電表體積小、結實，生產量龐大且每件產品均進行電氣測試，這使得這些元件成為自動化製造的潛在候選者。.
製藥製造 – 已高度自動化的程序確保無菌環境。.
不會完全採用無人工廠的行業包括汽車製造、家具生產、服裝生產、訂製機械以及任何按需小批量生產的產品。在這些行業中，目標是提升專業領域的自主性，而非全面自動化。.
人形機器人常被視為拼圖中缺失的部分。雖然這些機器無疑將幫助執行基於人類的任務，但BMW公司的實踐生動證明，目前存在的機器人在工人監督下能在特定工作環境中高效運作。.
小型及中型工廠如何邁向無人值守生產
大多數中小企業缺乏建造FANUC型工廠的預算和需求。製造商可以考慮建立高自主性單元，這意味著製造站或生產線能在整個班次中無需操作員介入自行完成作業。每個單元自負盈虧，所有單元共同促成自主工廠的實現。.
- 先穩定流程。. 從特斯拉在引入自動化於不穩定流程中的錯誤中學習總是更好。.
- 自動化瓶頸，而非全部。. 從造成最多生產延誤的流程開始。.
- 建立100%檢測與自動分揀。. 單元只有具備識別不良品的能力，才能無需監督運作。.
- 增加物料緩衝。. 碗式送料機、料庫、堆疊機和輸出箱等設備賦予任何高速機器自主運作的能力。.
- 連接數據。. 所有生產線站點應連接至製造執行系統（MES）或至少連接至中央儀表板。.
- 試行一個無人值守班次。. 在擴大規模前，明智地先讓一個成熟的單元過夜運行。.
低壓電氣製造是此路徑的良好示範。一個現代化的 MCB自動裝配線 能在每個站點進行視覺檢測，並在1P與4P型號間快速換線，每2至3.5秒組裝一個斷路器，而一個 MCB自動測試線 能以完整數據追蹤每小時測試並分揀1,800至2,400個單元。由Benlong Automation等設備製造商打造的這類生產線，正是讓中型斷路器工廠以更少人力長時間運行的高自主性單元，而非一開始就假裝成無人工廠。.
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結論：暗工廠是真實存在的，但路徑比標籤更重要
FANUC 的機器人製造設施、Philips 的組裝線、ASE 的半導體工廠以及小米的智慧型手機工廠證明了這種在完全不需要工人留在生產現場的情況下進行生產的理念確實可行。西門子 Amberg 證明了一個有人在場的工廠也能擁有類似的優勢和價值。此外，特斯拉的案例則展示了一家公司如何嘗試追求當時無法達成的目標。.
對大多數生產現場來說，主要的教訓是，試圖在暗工廠中實現過多目標是沒有意義的。. 必須確定哪些生產流程可以自動化, ，為其提供一些安全裝置和材料，並逐步開發每個流程步驟。.
參考文獻
- 維基百科 – 無人值守製造（Lights out manufacturing） – 概念概述，並以 FANUC、Philips、小米和 ASE 為例。.
- 西門子 – Amberg 電子工廠 – 自動化水平、產品變體、換線及品質數據。.
- ASE – 智慧製造 – 無人值守工廠數量及智慧工廠時間線。.
- TechCrunch – 特斯拉暫停 Model 3 生產（2018） – 報導馬斯克對過度自動化的評論。.
- Figure AI – Figure 02 在 BMW Spartanburg 的部署 – 11 個月人形機器人部署的結果。.
- TrendForce – 小米智慧工廠開幕 – 長平工廠的投資、廠房面積及年產能。.
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