製造業自動化解決方案

一家位於泰國的家用斷路器製造商接獲200萬台產品的訂單後——這幾乎是其年產量的兩倍——他們過去十年一直沿用的手工裝配流程突然變得捉襟見肘。這條手工組裝線有12名操作員，每人負責一項重複性工作，如果不增加大量加班成本並導致產品缺陷，就無法滿足新訂單的激增需求。該公司隨後購買了一套整合式生產線。 製造業自動化解決方案 其中包括一條裝配線，可自動輸送組件以組裝斷路器機構，校準熱脫扣機構，對所有斷路器進行全面測試，並在每個單元上雷射標記相應的額定值。結果是，該公司產量增加了三倍，而次品率下降了80%。他們按時交付了客戶要求的產品，並在14個月內完全收回了在製造自動化方面的投資。這就是正確應用自動化所能達到的效果：使生產能力與市場需求相符；並且，其一致性是人工方法無法實現的。.

什麼是製造自動化？

製造自動化 利用技術（PLC、工業機器人、傳送系統、機器視覺和電腦軟體）在生產過程中最大限度地減少人工幹預，稱為自動化。自動化可以應用於各種規模，從單一自動化測試區域到整合的資料驅動型工廠，後者中整個生產設施都與一個中央製造執行系統 (MES) 進行通訊。自動化的目的不是取代人類，而是將重複性、精確性和危險性的任務委託給機器，使人類能夠騰出時間來監控、優化和維護流程。 國際自動化協會（ISA） 自動化將自動化定義為涵蓋從簡單的開關控製到高級流程優化的一切，其標準是運行現代工廠的工業控制系統的基礎。.

自動化解決方案的類型及其適用場景

並非每家工廠都需要相同等級的 製造自動化. 合適的解決方案取決於產量、產品種類以及行業特定的品質和可追溯性要求。經典的四類分類法為理解各種方案提供了一個框架。.

在實際應用中，工廠通常會將這三種自動化類型結合起來使用。例如，一家生產塑殼斷路器的公司會在其大批量觸點焊接工位採用固定式自動化；採用可編程自動化來校準和測試不同的安培數；並採用靈活的機器人搬運系統在各個單元之間轉移零件。這些流程都連接到一個整合的製造執行系統 (MES)，該系統會儲存所有測試結果及其對應的序號。.

跨產業的自動化解決方案

用於創建製造自動化解決方案的基本技術，如機器人、視覺、傳送帶和數據，都是適用於不同產品及其生產環境的合適工具。.

電氣設備和電路保護

微型斷路器 (MCB)、塑殼斷路器 (MCCB)、接觸器和剩餘電流保護裝置 (RCD) 都有一個共同點——它們都需要根據國際安全標準進行單獨校準和測試。手動校準過程耗時費力，依賴操作人員的技能，並且會隨著時間的推移而出現偏差。而像 Benlong Automation 設計和製造的自動化校準和測試生產線，則無需操作人員接觸部件，即可對每個斷路器施加已知的過載或短路電流，測量斷路器的跳閘時間，調整校準機構，並判定設備合格或不合格。這種方法確保每個出廠的斷路器都符合其公佈的時間/電流曲線，而傳統的手動校準流程由於批量生產成本高昂，在經濟上是不可行的。.

Benlong擁有多條全自動組裝和測試生產線，用於生產微型斷路器（MCB）、塑殼斷路器（MCCB）和交流接觸器。 MCB自動裝配線 它將零件輸送、組裝、校準、測試、標記和分類整合到一個連續的流程中，每隔幾秒鐘即可交付一個經過測試和認證的斷路器。對於突波保護器 (SPD) 製造商而言， SPD自動化生產線 將組裝、高壓測試和可追溯性整合在一個工作站中。.

汽車和電動車

汽車產業多年來已在多個領域應用自動化技術；這些應用利用機器人執行複雜的任務，例如機器人焊接、噴漆和車身組裝。近年來，隨著電動車的普及，汽車製造商在生產流程變革方面面臨新的挑戰。這些挑戰包括電池模組的組裝、馬達髮夾式定子的繞線以及高壓線束的製造；每個流程都需要在整個生產過程中進行精確測量和可追溯性管理。發那科（FANUC）和庫卡（KUKA）生產的機器人正是這些新型汽車自動化操作的基礎。.

醫療器材和藥品

醫療器材製造需要許多關鍵要素，包括經過驗證的製程、與無塵室的兼容性以及對製造過程各個環節的可追溯記錄。自動化注射器組裝生產線、吸入器填充和壓接生產線以及診斷試劑盒包裝設備，旨在將精確的機械操作與全面的視覺檢測功能相結合，透過唯一的序號準確記錄患者病史中每個步驟的每個參數的處理情況。自動化本身就是驗證的證明。.

食品和飲料加工

自動化灌裝、封蓋、貼標和碼垛生產線高速運行，最大限度地減少了人員接觸，從而最大程度地降低了污染風險。機器人和傳送帶均可清洗，從而實現生產線的CIP清洗；視覺系統可在生產高速下監控灌裝液位、標籤位置和密封完整性。.

製造自動化帶來的好處：可衡量的效益

基於分析結果，製造業領域的自動化解決方案是合理的。麥肯錫公司的數位化製造分析表明，自動化和整合可使產量提高 25-501TP/3T，缺陷減少 50-801TP/3T，並降低維護成本 20-401TP/3T。這些數據也得到了各行業製造商經驗的支持：

• 穩定的吞吐量。. 自動化生產線按照既定的週期時間設計，無論是在凌晨 4 點還是午餐後，其運作方式都相同。.
• 內在品質。. 所有自動化工位都兼具檢測功能。當扭力測量值超出可接受範圍時，生產線將停止運作；同樣，如果缺少某個零件，該零件將被剔除。簡而言之，品質並非後期檢驗的結果，而是從一開始就融入生產流程。.
• 可追溯性和數據。. 自動系統執行的每一次操作都會產生電子記錄。在電力行業，這包括斷路器的所有校準曲線，這些曲線可以被檢索並用於保固索賠。.
• 勞動穩定性。. 自動化使製造商能夠減少對大量熟練組裝工人的依賴，尤其是在勞動力成本高或短缺的地區。留任的操作人員則具備監控和維護生產線的技能。.
• 安全。. 物料運輸自動化系統包括傳送帶、自主移動機器人 (AMR) 和機器人碼垛機，這些系統消除了重複搬運物料的需要，從而降低了工作場所肌肉骨骼疾病 (WMS) 的發生率。.

塑造製造業自動化的未來趨勢

多項技術進步已經開始影響製造自動化解決方案的創建和實施方式。.

• 人工智慧和機器學習。. 利用振動感測器和馬達電流的預測性維護演算法，可以透過分析視覺系統產生的數據來識別基於規則的演算法無法檢測到的缺陷，從而在軸承故障影響生產前幾天檢測到故障。.
• 數字孿生。. 製造或生產線的數位化副本使製造商能夠在完成首台實體機器組裝之前，測試新產品、創建最佳佈局並培訓操作人員。在正常生產過程中，此數位化副本還會與實際生產線連接，從而提供生產績效的即時儀表板。.
• 協作機器人（cobot）。. 協作機器人可以與操作員並肩工作，執行需要重複抓取和放置物品的任務。協作機器人的操作員則負責執行需要更高技能的組裝任務。協作機器人非常適合與半自動化單元配合使用。.
• 永續性和能源監測。. 自動化生產線使用更多感測器來測量每單位產品所消耗的能源，這使得兩家公司更容易降低成本並向股東報告其永續發展績效。.

如何選擇合適的自動化合作夥伴

選擇製造自動化解決方案供應商是一項策略決策。以下因素有助於區分合適的長期合作夥伴和僅承接合約工作的機器製造商：

• 領域經驗。. 整合商可能沒有為您的產品或行業設計過生產線；但如果整合商之前已經解決了校準熱磁脫扣裝置或焊接銀觸點等難題，而沒有花費您的錢，那麼他們就一直在學習這方面的知識。.
• 集成能力。. 這家合作夥伴能否提供整體解決方案（機械、電氣、控制和軟體），還是只負責其中幾個主要領域？如果他們所有工程領域都由內部團隊負責，那麼當出現問題時，合作夥伴就不會互相推諉。.
• 售後支援。. 每天持續運轉的機器需要及時獲得備用零件和維修服務。下單前，務必確認合作夥伴的維修和備件供應能力。.
• 數據和工業4.0準備。. 自動化生產線應能透過標準化協定與您的MES系統通信，並將所有流程資料儲存在資料庫中。它還應能透過連接互聯網或內網進行遠端診斷。如果您的整合合作夥伴無法實現這些功能，那麼您的自動化生產線將與現有/推斷系統隔離，處於孤立狀態。.

常見問題解答

什麼是製造自動化？

製造自動化。 「自動化」是指使用技術工具取代人工來運行生產流程。用於自動化的工具包括PLC、工業機器人、傳送帶、視覺系統和軟體，這些工具協同工作，用於產品的製造、測試、檢驗和包裝。.

自動化有哪四種類型？

常見的自動化方法有四種：固定式（硬式）自動化、可程式自動化、彈性（軟式）自動化和整合式自動化。固定式（硬式）自動化適用於單一產品的大量生產。可程式自動化適用於大量生產（即僅在收到訂單時才進行大量生產），而彈性（軟式）自動化和整合式自動化則支援整個工廠內多種產品的混合生產（即多個生產設施生產多條產品線）。.

前五的自動化工具是什麼？

可程式邏輯控制器 (PLC)、工業機器人、機器視覺系統、自動導引車 (AGV) 和自主移動機器人 (AMR)，以及將所有這些零件與資料連接起來的製造執行系統 (MES)，是製造業中最常用的自動化工具。.

製造業自動化的一個例子是什麼？

全自動系統就是一個例子：元件送料、斷路器組裝、校準、熱脫扣測試、磁脫扣測試、額定標籤列印以及斷路器「合格」或「不合格」分揀，整個過程無需操作員幹預。這確保了此組裝/測試線上生產的產品的一致性，所有產品均有可追溯的生產歷史，並且所有產品均符合國際安全標準。.

參考文獻

• 國際自動化協會（ISA） — 工業自動化和控制系統的標準、訓練和資源。.
• 麥肯錫公司－數位製造和工業4.0 — 研究製造業自動化對生產力和品質的影響。.
• 發那科公司－工業機器人和工廠自動化 — 全球領先的機器人、CNC系統和自動化解決方案製造商。.
• 庫卡機器人－自動化製造解決方案 — 德國工業機器人和自動化生產單元製造商。.
• 物料搬運協會 (MHI) — 年度產業報告 — 物料搬運和物流領域自動化應用的數據和趨勢。.

製造業自動化解決方案 自動化並非要用機器取代人，而是要將機器最擅長的任務——重複、測量、記錄——分配給機器，讓人們能夠專注於他們最擅長的領域：解決問題、改進流程以及打造下一代產品。無論是微型斷路器的自動化校準線、汽車車身的機器人焊接單元，或是製藥無塵室中的視覺引導揀選站，其目標都是一樣的：確保品質穩定、產量可預測，並提供資料佐證。本隆自動化致力於為電氣製造業打造整合式自動化解決方案，因為一個絕不能失效的保護裝置本身也必須以只有自動化、經過驗證的流程才能實現的精度來製造。.