abb robotic arm
高通量 PCR 自動化檢測儀採用機械手臂,讓檢驗流程全自動化,醫檢人員不需要人工處理檢體,檢驗量能因而提升 5 倍以上,大幅提升台灣的抗疫能力。

5 月 15 日,台灣一口氣爆發 180 例本土新冠病例,雙北進入三級警戒,全民抗疫戰爭正式開打!隨後長達幾十天的時間,台灣本土確診病例都 300 起跳;而為了揪出潛藏病例,醫檢單位也日夜不休,從上萬個檢體中找出病例。然而在龐大的壓力之下,醫檢單位的檢驗量能逐漸吃緊。醫療單位苦撐了幾週,終於在 6 月,盼到了強力支援:高通量 PCR 自動化檢測儀。

過往,醫療單位採用半自動核酸萃取機與 PCR 反應儀,需要透過人工的方式,將病毒去活化並萃取 RNA,才能透過儀器檢測是否有新冠病毒。而高通量 PCR 自動化檢測儀採用機械手臂,讓檢驗流程全自動化,醫檢人員不需要人工處理檢體,檢驗量能因而提升 5 倍以上,大幅提升台灣的抗疫能力。

高通量 PCR 自動化檢測儀的應用,宣告台灣新冠檢測進入全自動化時代。在醫療單位、政府與全民的努力之下,兩個多月後,台灣成功將疫情壓制住,從每日破百病例,降到今(19)日的 1 例本土病例,「嘉玲」的歸來指日可判。在迎接嘉玲之前,我們要問,高通量 PCR 自動化檢測儀是誰打造的?這種儀器對台灣產業有何啟示?

該檢測儀的機械手臂與電控技術,來自於瑞士的機械手臂大廠 ABB。ABB 並列為工業機器人四大家族之一,以運動控制系統的技術著稱。《TechOrange 科技報橘》採訪 ABB 業務經理蔡之緯與工程技術經理謝慶耀,帶讀者了解台灣產業的自動化現況,疫後可能的自動化發展,以及企業轉型自動化的原則。

採訪:藍立晴、郭家宏
撰文:郭家宏

疫情爆發,凸顯機械手臂的「疾病預防」與「產線穩定」效益

蔡之緯表示,導入機械手臂的台灣產業中,以 EMS(電子製造服務)、金屬製造加工、半導體產業為大宗。謝慶耀進一步說明,在半導體產業中,封裝測試、雷射模具清潔、晶圓搬運等方面皆已自動化。

以半導體產業為例,會有機台、耗材,以及需要維護的裝置與零件。在一個區域中,會有 50 到 60 台的工具機,而它們每隔固定時間就需要清模;此時,就可以用協作手臂搭載移動平台,做更方便的應用。

在新冠疫情之下,根據 ABB 的觀察,台灣整體的自動化需求都有提高。從人口統計的角度來看,台灣人口在 2020 年首度負成長,65 歲以上的老年人口比例突破 16%,預計在 2025 年達到 20%,正式進入超高齡社會。可以預期,未來勞動人口將持續降低。因此在疫情前,產業就已逐步自動化,期望在不穩定的勞動力供給中,確保產能的穩定。

而 ABB 指出,疫情爆發讓產業界看見,機械手臂還有「預防疾病」與「穩定產線」的功用。高通量 PCR 自動化檢測儀就是機械手臂防疫的極佳案例。但是新冠疫情迫使員工遠距工作,加上部分員工染疫,或是家裡有人染疫而隔離,造成工作現場的勞動力不穩定。導入機械手臂,可以確保產能可控性與生產彈性,這是企業評估自動化的驅動力之一。

高通量 PCR 自動化檢測儀是機械手臂防疫的極佳案例。

台灣產業的機器人密度全球第 8,如何藉此優勢邁向工業 4.0?

雖然自動化前期會需要較多投資,但 ABB 認為,台廠對自動化的意願是高的。robot density(機器人密度,定義為每 1 萬名工人搭配的機械手臂數)是衡量自動化的重要指標,而根據國際機器人聯合會(International Federation of Robotics,IFR)的調查,台灣 2020 年的 robot density 為 1 萬個工人搭配 200 多個機械手臂,全球排名第 8,代表台灣產業的自動化程度是高的。

然而在工業 4.0 的趨勢當中,台灣大部分廠商的工業化等級只落在 2.0(電氣化)與 3.0(資訊化)之間,大概是工業 2.5。台灣該如何從工業 2.5 進化到工業 4.0,是各產業正在面對的挑戰。

現階段要導入機械手臂,大多需要編程。ABB 表示,可以導入協作型機械手臂,透過編程簡易化,降低對操作人員的程式技能要求,讓機械手臂導入更容易;另外,透過人機協作的模式,可以破除人與機器之間的圍籬,讓工人直接與機械手臂協作。而透過設備聯網,可以將數據送往印度的資料中心分析,提升機械手臂的效能,實現工業 4.0 的目標。

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企業產線自動化,「循序漸進」是重要原則

許多企業認為,自動化前期需要投入大量資本,生產流程與管理也需要大幅更動,因而對自動化有些疑慮,擔心初期投入會影響現行的生產。

ABB 表示,「循序漸進」是企業自動化的重要原則。ABB 會協助企業,評估自動化是否符合企業的需求,並透過 4 個步驟,循序漸進協助導入自動化。

首先,ABB 會與企業討論整體的生產狀況,評估導入機器人的可能性。ABB 並不建議企業一口氣打掉現有的產線與流程,會與企業一起評估,找出導入自動化的最佳起始點。等雙方都有共識後,ABB 會使用 Robot Studio 等系統進行模擬,之後進入採購、人員等評估,並協助企業做教育訓練。最後才會導入機械手臂,讓企業試行生產。

新冠疫情大爆發,雖然帶給台灣人很多不方便,也造成不少的死亡病例悲劇,但高通量 PCR 自動化檢測儀等機具,展示了自動化機械手臂在疾病防疫與公衛上的應用,也讓更多台灣企業思索產線自動化的可能性。透過自動化,不僅提高生產的穩定性,也能打造更安全的工作環境,提升員工的安全與供應鏈的可靠性,加速台灣向工業 4.0 邁進!

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(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:ABB)