2018年先進製造與自動化技術的重要發展
2018/6/14
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2018-06-08 科技發展平台
發展中的第四次工業革命主要由智慧連結設備所驅動，物聯網解決方案透過匯集智慧網路的大數據分析以整合機器、服務與產品，主要的益處包含：客製化、改善產量與效率，以及降低成本。Frost & Sullivan論述2018年先進製造與自動化產業的發展趨勢與最重要十項技術，包含：合作機器人、認知製造(Cognitive Manufacturing)、金屬3D列印、奈米製造、(Nanofabrication)、複合式製造、巨型積層製造系統、自動光學檢測(Automated optical metrology)、自衝鉚接法(self-piercing riveting)、先進平版印刷技術(Advanced lithographic techniques)與敏捷機器人(Agile Robot)，下列將僅介紹合作機器人。
一、先進製造與自動化技術未來發展主要趨勢
(一)資料對於製造業與認知智慧(cognitive intelligence)、大數據與預測性分析等平台的決策相當重要，能大幅提高效率與減少當機時間。
(二)製造系統將因配有機器人系統變得更具智慧，特別是能與人類一起工作的合作機器人(collaborative robot, cobot)。機器人的機械特性－變得更靈活足以模仿人類的動作，加以人工智慧、自動車輛引導系統控制，將使個人與工業流程採用機器人的情況更加普遍。
(三)樸實創新與大規模客製化：3D金屬列印技術吸引著汽車、航太、電子產業的原型機製造、工具準備(tooling)與生產，且隨著對3D列印需求的增加，像巨型積層製造系統(Big Area Additive Manufacturing)這類大面積列印亦開始被應用於營造業與最終消費品。
(四)邁向綠色的再製技術：整合積層製造與傳統減去式製造(Substractive Manufacturing)的複合式製造(Hybrid Manufacturing)，能最適化生產流程與成本。汽車與航太相當具有應用再製技術的潛能。
(五)因應自動化與安全生產系統的需求，自衝鉚接法(self-piercing riveting)與無加熱製程已被應用於汽車產業，且能以環境友善的方式生產。
(六)自動光學檢測(Automated Optical Metrology)能量測相當具有深度的零件尺寸，可應用於高營收的產業，如企業與航太
(七)奈米顛覆性：奈米規模的材料，如奈米聚合物能防止食物損壞，奈米機器人能精確地執行手術。隨著燃料電池催化劑製造的發展，汽車產業將能受益於奈米技術革命。
(八)更精密的製造技術，如平版印刷技術(lithographic techniques)使小型化的半導體元件持續增加，此技術能大幅縮減電路尺寸，進而縮小零件尺寸，主要應用於消費性電子產品。
二、合作機器人
估計2018-2022年的全球累積收益將達70億美元，亞太地區為收益成長率最快的地區。
(一)全球各地區發展：
1.製造業回流美國本土是美國政府目標之一。近年來美國利用機器人的情形大幅增加，且美國國內設施現代化的需求將可提高機器人的收益。預計2017年美國國防部宣布成立先進機械人製造創新中心(Advanced Robotics Manufacturing Innovation Hub, ARM)將能活化美國製造業。
2.歐盟執委會強力支持機器人發展。執委會在Horizon 2020計畫中有許多有關合作機器人的發展專案，如SPARC是結合產業與政府共同合作開發機器人。德國為推動自動化的主要國家之一，隨著汽車業與其他製造業的發展，預計機器人的市場滲透率將持續提高。
3.成為全球機器人大國是中國的目標：中國製造2025計畫目標為使中國處於製造領域中的領導地位。中國美的集團收購德國機器人製造商 KUKA 公司將為中國開創各類智慧機械應用的商機。
4.南韓是機器人設置比例最高的國家：國際機器人協會(International Federation of Robotics, IFR)資料顯示，南韓在自動化過程中應用的機器人比例最高，每萬名員工就有631個機器人，此高密度主因汽車與電子產業的機器人設置數量增加，預計此趨勢將持續維持。
5.日本尋求機器人二次革命：日本一直是傳統機器人的領先國家，不過因為美國、歐盟與中國的人工智慧與感測器發展，而開始有落後的趨勢。日本政府已推動新機器人策略(New Robot Strategy)，致力於開發各種容易上手的機器人。
(二)專利發展：
1.專利數量與分布：全球2015-2017與合作機器人有關的專利發布數量分別為111件、132件與279件，其中中國的專利數量占比高達62%，專利持有的主要企業為德國機器人製造商 KUKA 公司、美國Brain Corp、百度、美國Johns Hopkins University、美國發那科(Fanuc)與Google。
2. 專利研究的關鍵領域：著重於強化機器人智慧與建立更安全的工作環境的系統與解決方案。
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