背景圖片圖/美聯社、路透
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當前航空製造業勞動力缺乏,但得以利用工業機器人解決此問題,進而達到改善品質、降低製造成本,甚至優化生產模式。然在航空製造業中,製造商對工業機器人與自動化系統雖有一定共識,但仍面臨一些問題,不僅因為航空製造業與傳統製造業產品的本質截然不同,飛機的機體結構複雜、使用的複合式材料特殊,對工業機器人的性能指標與精度要求高,因此,航空製造業對工業機器人的結構、可靠性、開放性、運動精度與動態特性等核心性能的高要求,包含「自動化鑽孔與機組連接(焊接、膠接)」、「機身表面噴塗與厚度控制」、「彈性裝配與零組件、大型零件搬運」三大部分。

第一,在自動化鑽孔與機組連接(焊接、膠接),工業機器人的全自動鑽孔優勢在於,孔位精度高且可大幅降低工安風險,能大幅提高鑽孔工序的效率,進而使既有工序得以優化或升級,故鑽孔機器人最先被應用在航空製造業的自動化生產,然而航空製造業勞動力極為缺乏,且多數廠商正處於重組階段,僅能依靠技術熟練的工程師與工業機器人進行協同生產,因此空中巴士、Bell、波音、Bombardier對鑽孔機器人、焊接機器人的需求增加,使Gemcor、EI、Broetje、MTorres、KUKA等廠商開始增產與自研新一代工業機器人。其中,Broetje、MTorres、KUKA將自動化鑽孔著眼在零組件領域,更專注開發塗膠機器人、點膠機器人,因應航空製造業中會大量用到塗膠、點膠需求。

其二,機身表面噴塗與厚度控制,是飛機製程中最耗時的程序,根據以往的作業模式,需動用30名塗裝人員、耗時14天完成。若將產品噴塗品質納入考量,首先將面對的是機身噴塗的厚度不穩定,再者,長期經手特殊塗料對員工身體有害,若改採噴塗機器人,除了有效縮短噴塗工期,還能達到厚度一致、勞安與環保等優勢。

客機、國防飛機的機身面積龐大,若採用噴塗機器人與自動化生產,需專門設計、改造或整合機械主體,技術複雜,但多數工業機器人廠商仍積極研發噴塗系統與機器人。其中最具代表性的廠商為洛克希德馬丁,利用自行研發的機器人塗層系統(RAFS)在F-35最後精密加工階段,將厚度控制與整機重量控制在條件內。

最後,若工業機器人廠商欲進入航空製造業,彈性裝配、搬運會是較好的切入點,主要原因有兩點,首先,航空業(包含其製造業)正處於大規模裁員、重組階段,亦可說明廠商將會留住具有經驗且有專業能力的工程師、技師,再試圖採納工業機器人間接取代勞務型工作,其中,協作型機器人可與工程師、技師於車間內協同作業。

其次,客機、國防戰機、直升機,以及航太業的推進器、火箭主體等,都是由大型零件逐一加固而成(如渦輪發動機、機艙、機翼等),僅能透過載重與負荷較大的天車、吊車搬運,過程相當耗時,若能利用機器人輔助移動平台,可大幅提高飛機零件的運輸與裝配效率,人員在操作時也相對安全。

此外,航空製造業廠商對於彈性裝配、零組件或大型零件搬運並沒有過於嚴苛的要求,技術壁壘相較於自動化鑽孔與機組連接(焊接、膠接)、產品表面噴塗來的低,對於工業機器人廠商是良好的市場機會,目前EI正專注研發艙門裝配與輔助定位相關機器人,欲將該機器人與智慧整合控制技術結合,並對接系統以提高機體的裝配品質,進而適用於不同尺寸的機身、機翼等結構,降低技師在大量裝配的勞務量。

現階段各國政府欲緩解廠商的資金缺口,進而展開各類振興與施援計畫,協助廠商維持營運,激勵廠商朝向自動化、數位化發展。據統計全球因資金緊縮、財務缺口,而申請破產保護、實施重組計畫的廠商中,有超過六成屬於工業、製造業(含快速消費品),且多數還處於人力生產型態。期許透過政府介入與援助,能提高相關廠商對採納自動化與數位化的意願,進而將再次帶動工業機器人的成長熱潮。

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