Q1：工序是否有必要匯入自動化？

我們可以把自動化裝置匯入分為兩種情況：

一是現有裝置能力不能滿足需求；

二是在人工操作的工站匯入自動化裝置；

當現有裝置能力不能滿足需求時，首先要考慮能否透過裝置改

對於全自動化裝置，可考慮消除裝置迴圈時間中的浪費，如減少裝置傳送部件的距離和時間。

當工序的原有操作是人工操作時，同樣也需要考慮是否可以透過一些改善方法來提升人工操作的效率和質量，以節省人力和成本。一般在以下情況下考慮匯入自動化代替人工操作：

1.作業環境差，如噴塗和焊接作業等；

2.人工操作使產品品質不穩定或達不到客戶要求；

3.產品較大或較重，人工操作困難。

對於僅僅以節省人力為目的的自動化，個人建議需審慎評估。

Q2：工序是否適合匯入自動化？

筆者曾支援過的自動化部門，由於高層管理者在這個部門成立時定位的目標就是節省人力，因此部門負責人在選擇匯入自動化的工序時，首先考慮的就是那些人力比較集中的工序，如組裝，檢驗等。個人認為這是個很大的誤區，因為這些工序恰恰是匯入自動化難度最大的工序。在評估工序自動化的技術可行性時，至少需要考慮以下因素：

1. 部件的穩定性：如果上游提供的部件差異較大，人工操作時由於操作者具有主觀能動性，不僅可以判定部件的品質是否可以合格，還可以根據部件的差異靈活的調整自己的操作方法。但裝置不具備人的靈活性，如果部件不穩定，裝置加工出來的產品品質可能還不如人工，也可能會造成裝置的頻繁停機。

2. 部件的可定位性

3. 操作的複雜度：操作的複雜度越高，實現自動化的技術可行性越低。即使是工業機器人，複雜的組裝作業也難以實現。

4. 部件的包裝方式：如果想實現自動上料，需要更改原有的包裝方式以能讓上料機械裝置可以抓取到部件，由於變更包裝方式所帶來的成本增加需計算到自動化成本中。

5. 部件的可分離性：如果想實現人工上料，需要評估部件的可分離性。尤其是對於一些小的零部件，比如螺絲等。

產品設計中有DFM/DFA（Design for Manufacture/Assembly）的理念，意思是指在產品設計階段考慮加工和組裝的效率和成本，比如儘量減少鎖絲的數量和種類，儘量使用標準件等。如果想實現自動加工和組裝，我們也可以從產品設計端來考慮如何滿足自動化加工或組裝的需求，但需要評估變更設計所帶來的成本變化（如在原來不能定位的部件上增加定位柱，縮小部件的公差範圍等）。

在自動化匯入的經濟可行性評估中，不能只計算裝置的採購成本。

Q3：匯入哪個等級的自動化？

按照自動化程度的高低，可以把自動化分為以下五個等級：

Level 1自動化不是指全人工操作，而是指在上料完成後的裝置加工/操作迴圈時間內，作業員仍需要作輔助操作，如翻轉工件或功能轉換等操作 ；按照豐田生產方式的理念，要儘量將人力從裝置上釋放出來，讓操作者能一人操作多臺裝置，而不是把操作者作為裝置的附屬。如果匯入Level 1的自動化，一臺裝置仍至少需要一名操作者來，無法實現一人多機。

Level 2的自動化也被稱為“one-touch 自動化”，是指當作業員完成裝置上料和裝置啟動後，不需要在裝置操作迴圈時間內看管裝置，這就在很大程度上解放了操作者，減少了等待浪費。

在豐田生產方式中，Level 3的自動化也稱為“著著化”，是指裝置加工完畢後，可自動將工件彈出，只需將下一個工件放入即可。因工件的自動彈出不需要精確定位，因此Level 3的自動化一般成本較低。可以利用裝置最後一個迴圈動作的動力來彈出工件。因為會產生噪音並且成本較高，不建議使用壓縮空氣吹出工件。當取放工件需要雙手操作時，操作人員需要先將加工好的工件取下，然後再將新的工件放上，產生了等待浪費，這種情況下有必要匯入Level 3的自動化。

從Level 3到Level 4或Level 5的自動化，技術難度和成本顯著地增加。上料對於人工操作來說很容易，但實現自動上料，不僅需要專用的自動化技術，而且對來料的包裝方式及放置方式也有要求。同樣在不同裝置或工序間傳遞工件，需要使用機械臂或者傳送線，雖然看起來很有吸引力，但這會降低流程的可靠性和應對需求變化的柔性。

一般來講，Level 3的自動化是最佳選擇，與Level 1和Level2相比可以達成自動化帶來的好處，與Level 4 和Level 5相比，在成本，採購週期，維修保養的難易度，可靠性和柔性方面更具優勢。在某些情況下，如果想匯入Level 4和Level 5的自動化，需要審慎的評估其投入與收益，以及技術的可靠性等。

Q

4：自動化設計如何才能滿足精益模式的要求？

傳統的自動化設計時一般考慮的因素是：功能要求，良率或精度要求，可靠性要求，速度要求以及易於維護性，安全性等。目前的生產環境是多品種，小批次，精益生產就是產生在這種環境下的生產模式，除上述傳統因素外，自動化的設計還應考慮以下精益理念的要求：

小型化：大不是美，小而簡單才重要。

1. 使用單任務的小裝置，而不是使用多工的大裝置；裝置越複雜，成本越高，可靠性越差，而且應對需求變化的柔性也較低；

2. 不盲目追求高速裝置，裝置的效率應以滿足需求為原則，並儘量與流程中其他工序的產能相匹配，盲目的追求高速裝置，或者造成過量生產，或者會讓裝置以低利用率執行。此外，對於應對未來需求的增加，產能提升不能一蹴而就，應以適當的增量來增加，大型高速裝置會讓產能的增量過大；

3. 儘量避免批次加工的裝置，批次加工裝置雖然在效率上具有一定的優勢，但會阻礙流動，與建立連續流原則相悖，會造成過高WIP，使生產週期過長。

流動化：裝置易於移動。現在市場環境中，唯一不變的就是變化。產品的變化和以減少浪費為目的的流程改進都會驅動我們調整生產的佈局，因此精益模式下的裝置佈置有三不原則：不落地生根，不寄人籬下，不離群索居。“落地生根”是指裝置被固定，移動成本很高。

裝置要像“快餐車”一樣，具有機動性，管線要儘量使用長短易變動的軟性管路。“寄人籬下”是指與其他裝置共享附屬設施，如吸塵系統或冷卻系統，這樣裝置會像寄生蟲一樣，必須依附在其他的設施下，才能運轉。

“離群索居”是指裝置按照功能分割開，除非由於生產環境的特殊要求（如塗裝，電鍍裝置），裝置應按照工藝流程佈局，建立連續流。

柔性化：有彈性，改變附屬機構即可作其他用途。現代工業產品生命週期短，技術更新速度快，如果裝置專用化程度過高，可能會造成裝置投資還未回收，就已經不適用了。

因此柔性化是現在生產環境下自動化裝置的一個重要考核指標。柔性化的自動化可透過泛用機的專用化（基本功能機械搭配專用生產某種產品所需的治具，模具，刀具）和模組化設計（更換某一部分機構件即可生產其他產品）來實現。

郭臺銘的機器人策略並非沒有道理，機器人的優勢一方面由於具有較多的自由度可以完成比一般裝置複雜的操作，另一方面在於其高度的柔性，只要更換手爪模組並變更程式，機器人就可以用來做其他用途。

快速化：1.可快速啟動，啟動後不需要除錯就可生產；2.可快速更換模具，刀具。基於減少生產批次以減少庫存，豐田一直致力於追求快速切換，在自動化裝置階段就考慮快速切換的要求，從技術複雜度與成本角度，比在裝置使用後再進行快速切換的改進要低得多。

自働化（Jidoka）：賦予裝置人的智慧，在裝置作業時將人力解放出來。使用感測器以探測異常併發出異常訊號，並在必要時自動停機。

自働化是豐田生產方式的兩大支柱之一，二戰後，日本從美國購買了大批自動化裝置，儘管是自動化裝置，但每臺裝置前仍需配備一名操作者看管，在發生故障時關閉裝置並找維修人員來修理。

在大野耐一看來，這是愚蠢的，於是他開始考慮如何做到不需要人監護，他想到了豐田創始人豐田佐吉的發明，以前的織布機在織造過程中，如果一根經線斷了，或者是緯線用完了，必須靠人巡迴檢查發現停車處理，不然就會出現大量的不合格品。

能不能給裝置賦予類似人的“智慧”，給它裝上判斷裝置執行狀態是否正常的裝置，使之在出現上述情況時自動停車，從而提高勞動效率又減少不合格品？1901年，豐田佐吉開始研製這種自動跳閘的織布機。

結語

自動化不應該趕時髦，不應盲目的追求高科技也不能圖便宜，需要具有長遠的眼光。自動化匯入之前合理化與標準化先行；自動化評估與設計階段，IE/生產/維保部門與設計人員的良好溝通也很重要。總之，自動化之路任重道遠。

一是現有裝置能力不能滿足需求；

二是在人工操作的工站匯入自動化裝置；

當現有裝置能力不能滿足需求時，首先要考慮能否透過裝置改

對於全自動化裝置，可考慮消除裝置迴圈時間中的浪費，如減少裝置傳送部件的距離和時間。

當工序的原有操作是人工操作時，同樣也需要考慮是否可以透過一些改善方法來提升人工操作的效率和質量，以節省人力和成本。一般在以下情況下考慮匯入自動化代替人工操作：

1.作業環境差，如噴塗和焊接作業等；

2.人工操作使產品品質不穩定或達不到客戶要求；

3.產品較大或較重，人工操作困難。

現在整個自動化行業都是在往這個方向走。

從電氣方面講，伺服的選用，運動控制系統的演算法，視覺的應用，還有就是感測器的精度要求。

機構方面：主要就是高精度的模組，零件的加工 裝配，

但是要求精度越高成本就越高。