半自動化組裝解決方案

一家電子控制模組製造商需要將月產量從5000台提升至20,000台時，其工程團隊面臨兩難的抉擇。全自動化組裝線成本過高，而且由於產品每六個月就要更新換代，靈活性也欠佳。另一方面，完全人工裝配線既無法保證焊接品質的可重複性，也無法滿足客戶對100%功能測試的要求。最終，該公司選擇了第三種方案： 半自動裝配 在這個單元中，操作員將PCB板裝入組裝夾具，然後機器利用夾具進行精密焊接。焊接完成後，系統會自動對焊點進行光學檢測。之後，操作員將電路板從組裝夾具中取出，並放置在貨架上。這種半自動化組裝單元的成本僅為全自動生產線的幾分之一，能夠滿足所需的產量，並且可以重新編程，在一小時內生產下一個產品。這種務實的解決方案既非完全手動，也非完全自動化，是數千家製造商的理想選擇。它實現了那些本身就需要精度和重複性的製造步驟的自動化，同時保留了靈活且成本低廉的手動操作方式，用於那些變數過多而無法自動化的步驟。.

什麼是半自動組裝流程？

在這個生產系統中，部分設備承擔了大部分工作，由人員操作，負責裝卸機器或將零件從一個工序轉移到另一個工序。機器執行一項操作（例如焊接），並在循環結束時記錄結果。操作員將零件裝載到機器上，並使用雙手防卡死控制裝置或腳踏板啟動機器循環。與全自動生產線不同，除了機器之外，零件還需要人工在不同工序之間轉移。與手動操作不同，機器循環無需人工幹預即可重複進行；因此，所有操作誤差都被消除，從而保證了在重複性至關重要的環節中的工藝精度。.

為了更深入了解製造自動化的各個層面，請參閱我們的概述： 什麼是自動化 提供了半自動化系統適用的更廣泛的背景。.

半自動化解決方案如何提升製造績效

投資半自動化生產設施有許多可衡量的益處，足以證明其合理性。半自動化生產設施帶來的許多好處可以在最初的12到24個月內產生足夠的投資回報。麥肯錫公司最近的一項研究表明，投資於構成80%品質變異的20%步驟，就能獲得全自動化生產設施的大部分益處，而且通常只需要全自動化生產設施相關成本的一小部分（即不到十分之一）。.

• 過程可重複性。. 半自動螺絲起子可以將每個螺絲擰緊到所需的扭矩，並記錄正確的扭矩值。而手動操作人員則依靠肌肉記憶（即「感覺」來判斷擰緊程度）進行擰緊，因此不會留下任何記錄。在安全相關的組件（例如斷路器或汽車安全氣囊連接器）中，記錄的有無意味著產品能否出貨並獲得認證，這兩者之間存在顯著差異。.
• 品質始終如一。. 半自動電阻焊頭可對所有接點施加一致的焊縫輪廓。半自動測試台可對所有測試單元執行一致的電氣測試序列。該機器可持續執行相同的功能，無需休息，不受外界幹擾，且無需操作員在換班後立即重新培訓。.
• 在控制勞動成本的前提下提高產量。. 由於半自動單元的循環時間由機器而非操作員控制，因此其每小時產量高於人工單元。操作員可以在第一個單元運作的同時照顧第二個單元，從而提高生產效率。.
• 產品變體的靈活性。. 由於設備切換速度快，半自動化生產單位對代工製造商和生產多種產品的公司都極具優勢。半自動化生產單元的靈活性允許透過選擇配方和更換夾具來改變工作流程，通常只需幾分鐘即可完成。總而言之，這為需要高效生產多種產品的公司提供了一種經濟高效的解決方案。.

半自動化組裝在哪些方面發揮最大作用

無論哪個組織使用半自動化組裝方法，這種方法都是有益的，因為不同行業的組織對品質和產量的要求各不相同。.

電氣保護裝置（微型斷路器、塑膠殼斷路器、接觸器）

在微型斷路器和塑殼斷路器的製造過程中，校準和測試步驟在法律和功能上都至關重要。斷路器如果未在其公佈的時間-電流曲線範圍內跳閘，則存在安全隱患。像 Benlong Automation 生產的那種半自動校準和測試台，允許操作員對斷路器進行加載，之後機器會施加過載或短路電流，測量跳閘時間，調整校準螺絲，並判定該斷路器合格或不合格。操作員負責操作部件，機器負責測量。這確保了每個斷路器都能滿足其認證標準，而無需全自動生產線。 Benlong 的 半自動熱校準台 以及 磁跳測試台 這些都是這種方法的例子。對於斷路器機構本身的組裝， 半自動組裝機 可自動完成內部組件的連接、鉚接或螺絲固定，操作員只需將外殼、接點和線圈裝入夾具，機器即可完成精確的機械工作。.

汽車和電動汽車零件

半自動化單元通常用於製造子組件，例如線束夾、感測器外殼和連接器組件。半自動化超音波焊接機或視覺引導點膠單元能夠提供符合汽車PPAP（生產件核准程序）要求的製程控制，同時又能有效降低人工裝載成本，使其能夠應用於多條產品線。 FANUC生產的機器人和協作機器人通常是這些單元的自動化組件，它們負責在操作員握持零件的同時進行工具搬運。.

醫療器材與診斷

在組裝醫療器材時，通常需要驗證流程並為該流程中生產的每件器械建立記錄。半自動注射器黏合站（或試劑分配流程）可以記錄組件裝卸過程中運行的每個製程參數的詳細信息，並將其與器械序號關聯起來。這樣，您無需投入建造全自動無菌生產線所需的資金，即可滿足監管機構要求的驗證要求。.

消費性電子產品

由於消費性電子產品生命週期短、產品種類繁多，實現產品組裝的完全自動化十分困難。在電子產品代工製造中，有許多半自動化流程，例如擰螺絲、點膠和功能測試。操作員將印刷電路板 (PCB) 裝入夾具，機器自動完成點膠、緊固和/或測試，然後操作員將完成的 PCB 從夾具中取出。當現有產品發生變化時，通常可以在幾週內完成原有產品的生產設備的改造，以生產新產品。.

半自動化組裝解決方案的成本是多少？

這項投資 半自動裝配 工作站的配置取決於製程、所需精度以及內建測試的程度。下表列出了包含工具機、刀具、控制系統和程序在內的整體式工作站的參考範圍。.

這些價格範圍涵蓋了整套交鑰匙設備；特定產品型號的模具、操作員培訓和運輸費用另計。投資回報通常透過減少人工、減少廢品和提高產量來實現。一個能夠取代兩班制下每班兩名操作員，或消除成本高昂的保固退貨流程的單元，可以在不到十八個月的時間內收回投資。.

為半自動化解決方案選擇合適的整合商

在選擇合作夥伴來設計/建造半自動化組裝單元時，除了成本之外，還需要考慮其他因素。整合商需要熟悉所採用的製造流程、所需的公差以及需要收集的資料類型。.

• 領域經驗很重要。. 生產通用自動化設備的公司在校準熱脫扣器或焊接銀接點時可能會遇到困難。相較之下，本隆自動化公司曾為低壓電氣產業設計過數百個工作站，因此先前已遇到並解決了這類特定問題。.
• 控制架構和資料。. 該設備將採用工業可程式邏輯控制器 (PLC) 進行設計，例如羅克韋爾自動化或西門子的產品，該控制器將與工廠的製造執行系統 (MES) 通訊。每個循環的資料都將儲存在資料庫中，無論機器處於何種狀態（斷電或其他狀態），資料都會保留。.
• 技術支援和備件。. 半自動化生產單位被視為資本投資，其使用壽命可達10年或更長。整合商必須儲備關鍵備件，並在規定的回應時間內提供充分的遠端/現場支援。.

常見問題解答

什麼是半自動化流程？

半自動化是一種生產方式，其中除零件裝載、啟動工序和成品卸載外，所有主要操作（例如焊接、點膠、檢測和緊固）均可由工業機器自動完成。因此，核心工序實現了自動化，而零件的裝卸仍需手動操作，這使得零件處理更加靈活。.

什麼是半自動化系統？

半自動化系統是一種自動化（透過PLC、感測器等實現）的製造操作，在每個製造週期中仍需操作員進行零件的裝卸。機器/單元將包含其他自動化組件和工具，這些組件和工具與機器/單元生產的成品零件相符。.

全自動和半自動有什麼差別？

全自動系統無需人工幹預即可完成所有物料的搬運和加工，而半自動系統僅實現流程自動化，但仍需操作員在每個循環前後進行零件的準備和處理。兩種系統的差別在於物料處理方式，而非流程品質。.

自動化組裝系統有哪些不同類型？

從完全整合的無人值守生產線到半自動單元（可能需要操作員操作），自動化組裝系統種類繁多，涵蓋了零件必須有序組裝的各個工作區域或工序。這些系統還可以分為四大類：固定（硬）自動化，用於生產單一類型的大批量產品；可編程自動化，用於生產多種批次的產品；柔性自動化，用於生產多種類型的產品；以及半自動單元，它實現了裝配工序的自動化，但仍保留了零件的人工操作。.

參考文獻

• 麥肯錫公司－數位製造和工業4.0 — 研究定向自動化對生產力和品質的影響。.
• 羅克韋爾自動化—工業控制和自動化解決方案 — 用於半自動化和自動化製造的 PLC、HMI 和 MES 平台。.
• 發那科公司－協作機器人與工業機器人 — 經常整合到半自動化組裝單元中的機器人解決方案。.
• 自動化世界—半自動化組裝案例研究 — 涵蓋各產業成功實施半自動化計畫的產業出版品。.

A 半自動化組裝解決方案 這並非人工與自動化之間的妥協；而是一種精心設計的策略，它將自動化的精準性和資料記錄功能應用於最關鍵的環節——決定產品品質的製程步驟——同時保留了最具適應性、成本最低的操作環節：訓練有素的操作人員。對於斷路器、接觸器、汽車零件、醫療器材以及其他數百種產品的製造商而言，半自動化單元能夠以全自動化生產線無法比擬的成本和靈活性，提供現代供應鏈所需的經認證且可重複的輸出。本隆自動化公司為電氣行業打造此類單元，將保護裝置的校準、測試和組裝從可變的人工操作轉變為可控、可記錄且可重複的半自動化流程。.