受疫情和国际形势影响,中长期内半导体芯片缺货、供小于求的状况还将延续。而如何进一步释放现有产能,提高生产效率,一直是整个产业链的头等大事。
区别于传统制造,泛半导体行业具备高精细度、高集成度的特征,同时也面临生产过程离散、生产柔性高等挑战。因此,半导体相关制造企业的生产自动化水平远高于一般企业。而相较于大张旗鼓引入更高规模的生产自动化方案,又或者在已经武装到牙齿的产线上“查漏补缺”,是否存在更经济、更高效、更有弹性的改进方式,无疑是萦绕在众多企业管理者脑海中的疑问。
“粮草先行”,柔性物流赋能柔性生产
兵马未动,粮草先行——工业4.0时代,仓库和各个产线、车间不再是离散的孤岛,与其重仓生产本身,不如提升各环节信息、物料以及制品的流通效率——通过提升仓储、生产物流的效率来促进整体效率的提升。
许多泛半导体行业生产厂家尝试引入AGV(自动导引小车)来实现自动化物流搬运,但由于车间设备集群式分布造成的车间空间紧促、设备对接需求多样等难点,依靠磁条、二维码等物理辅助物实现运行的AGV在实际应用中局限较大;当产线发生调整,AGV如不能及时完成改造部署,甚至会延误生产,造成更大的经济损失——柔性物流又从何谈起?
其实,AGV发展至今已经历了三次技术变革。行业内普遍依据导航方式的不同将其划为:第一代磁导航AGV,第二代二维码/信标导航AGV,以及第三代自然导航AGV,又称AMR(自主移动机器人)。*
根据导航技术,AMR通常又分为视觉SLAM和激光SLAM两种;因成本和技术成熟度等原因,市面上多为以激光SLAM融合多传感技术的AMR,代表国产品牌有斯坦德机器人,海外品牌有MIR。
AMR使用激光雷达、视觉等多传感器技术感知周围环境;以斯坦德机器人为例,其主要技术特点和优势在于:
·不需场地改造即可实现导航:项目部署快(平均小于1周),能根据产线变化灵活调整;
·对环境的适应能力强:车间空间局促、通道狭窄、环境动态变化多等情况下亦能高效运行;
·智能避障绕障:有人/无人环境均可运行,仓库、产线均适用,人、机共处时安全性更高;
·相较引入高成本自动化生产设备集群,AMR导入成本低,投资回报快(12-15个月)等。
此外种种特点让AMR在提高物流自动化的基础上更加适应柔性生产的需要,近几年也受到了除半导体以外,诸如3C、光伏、锂电等行业的广泛青睐。
大势所趋,AMR助力自动化与信息化同步提升
根据GGII研究数据预测,2020-2023年,全球AGV/AMR市场复合增长率为12.9%,主要增长来源为人力成本的不断增长,对生产效率和要求的不断提高,以及更多新兴行业的应用普及。2020年,我国电子信息制造业“逆势增长”,规上电子信息制造业增加值同比增长7.7%,营收同比增长8.3%,利润总额同比增长17.2%;降本增效仍是众多行业企业追逐的话题,许多半导体企业也已开始柔性物流的引入布局。
据斯坦德机器人分析,以半导体封测为例,常见的AMR应用场景有:晶圆盒搬运与上下料,制程间弹夹搬运与上下料,辅料配送等等;其中搬运配送主要通过AMR搭载顶升背负装置对料车或移动料仓进行移载来实现,上下料则可通过AMR搭载协作机械臂而成的复合机器人来完成。
斯坦德机器人案例图
但是,AMR企业想要为半导体客户创造更大价值,不光要满足高效率的自动化物流需求,还在于提供数字化的运营管理支持。
不少OSAT厂商在进一步自动化改造过程中通常会面临这些挑战:部分设备并非为适应自动化材料处理而设计,难以实现WIP的自动化管理以及数据的读取;部分工厂没有配备自动化所需的基础设施(旧设备不符合SECS/GEM标准等);同时还存在托盘、magazine等载具差异化大等问题。因此,对于半导体行业来说,一家优质的AMR供应商还需要具备强大的软件系统能力及自动化方案集成能力。
斯坦德机器人FMS系统界面
以斯坦德为例,其机器人调度管理系统不仅保证了机器人的高效协同运行,还能与企业的MES,ERP等业务系统及中控管理系统进行无缝对接,通过用户友好的操作界面将物料位置、物流/生产任务等信息进行可视化,助力生产决策及流程的优化,实现自动化与信息化的同步提升。
* 数据来源:GGII,《2020年自主移动机器人(AMR)产业发展蓝皮书》
斯坦德机器人(Standard Robots)
斯坦德机器人(深圳)有限公司,专注于工业级移动机器人的研发与生产,实现了机器人定位导航算法、操作调度系统、控制器等核心技术的自主研发全覆盖,在全国乃至全球范围内具备领先技术优势,主要业务为激光SLAM导航AMR及厂仓一体的柔性工业物流解决方案。
斯坦德机器人积极引领AMR在智能制造与工业4.0领域的应用,致力于为优秀的系统集成商及终端制造工厂寻找标准化、可复制的算法应用场景,实现其柔性化、敏捷化的厂内物流需求,为客户践行轻资产、回报快的初期物流投入,为行业构建信息化、数据化的物流基础设施。成立于2016年,斯坦德机器人在中、美、日、欧、中东、东南亚等国家和地区累计完成AMR交付逾2000台,在3C、半导体、光伏、锂电、面板、汽车汽配、医疗医药等行业完成数百项目落地,合作企业包含华为、富士康、台达、华天、环旭、通富微电、长电科技等。