當(dāng)下，自動(dòng)化及柔性生產(chǎn)是制造業(yè)企業(yè)正在致力于去實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，引入移動(dòng)機(jī)器人是半導(dǎo)體行業(yè)提高工廠自動(dòng)化與信息化的關(guān)鍵舉措。

在萬億的半導(dǎo)體行業(yè)，機(jī)器人正在幫助打通生產(chǎn)與物流的自動(dòng)化，不僅可以適應(yīng)高頻的產(chǎn)線變化，還能降低生產(chǎn)成本。

不過，值得注意的是，半導(dǎo)體行業(yè)的作業(yè)環(huán)境亦對(duì)機(jī)器人提出了十分嚴(yán)苛的要求，如要求不影響產(chǎn)線節(jié)拍、清潔作業(yè)、防震作業(yè)、高精度作業(yè)等。

在半導(dǎo)體產(chǎn)線當(dāng)中，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)“手腳”兩項(xiàng)功能的復(fù)合型機(jī)器人，已經(jīng)逐漸成為了半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用中被廣泛使用的成熟智能設(shè)備。

同樣的，對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人企業(yè)而言，半導(dǎo)體行業(yè)同樣也是極具想象空間的紅海市場。

捷螺系統(tǒng)成立于2015年，專注于智能機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0系統(tǒng)的研發(fā)。

在半導(dǎo)體行業(yè)，捷螺系統(tǒng)專攻半導(dǎo)體晶圓級(jí)搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用。

目前，捷螺移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前已在半導(dǎo)體行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

捷螺系統(tǒng)基于半導(dǎo)體行業(yè)需求，推出了智能無軌晶圓搬運(yùn)機(jī)器人、智能無軌手臂機(jī)器人、車隊(duì)派遣管理系統(tǒng)等多款產(chǎn)品。

另外，捷螺系統(tǒng)也已和全球第一大半導(dǎo)體封裝廠合作完成全球首座智慧無人工廠。

目前已經(jīng)在國內(nèi)最大的封裝測試廠和晶圓制造廠的產(chǎn)線上應(yīng)用。

3月15日，投資人說&科創(chuàng)最前線與捷螺系統(tǒng)聯(lián)合創(chuàng)始人兼技術(shù)總監(jiān)張振義進(jìn)行交流，探討了關(guān)于《智能半導(dǎo)體復(fù)合機(jī)器人如何打造半導(dǎo)體無人生產(chǎn)車間》的話題。

以下內(nèi)容基于捷螺系統(tǒng)聯(lián)合創(chuàng)始人兼技術(shù)總監(jiān)張振義分享整理，投資人說&科創(chuàng)最前線編輯。

01

半導(dǎo)體行業(yè)的整體發(fā)展趨勢

機(jī)器人與自動(dòng)化，無疑是未來科技發(fā)展趨勢的重要組成部分，人們非常明顯的看到，各行業(yè)的無人化和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化正在進(jìn)一步加快。

例如在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，十幾年前種地還需要人工，如今，農(nóng)業(yè)已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)無人化了。

所以，未來幾十年，工廠的無人化也是非常自然的事情。

事實(shí)上，機(jī)器人早就開始服務(wù)包括石油石化、汽車裝配制造等等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。

以半導(dǎo)體行業(yè)為例，捷螺系統(tǒng)聯(lián)合創(chuàng)始人兼技術(shù)總監(jiān)張振義表示，半導(dǎo)體企業(yè)在使用移動(dòng)式機(jī)器人時(shí)，一共有3點(diǎn)優(yōu)勢。

第一，機(jī)器人能夠增加半導(dǎo)體企業(yè)的設(shè)備使用率。

與人工相比，設(shè)備的整體使用率能夠提升25%。

為什么機(jī)器人能夠提高設(shè)備使用率？

原因在于以往人工派貨時(shí)，很容易造成整體信息混亂。

而當(dāng)企業(yè)開始部署無人工廠之后，相關(guān)的派貨信息都非常清晰且完整透明，而且設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬運(yùn)。

在捷螺系統(tǒng)服務(wù)某半導(dǎo)體企業(yè)時(shí)，實(shí)際的整體使用率可以提升25%。

第二，企業(yè)可以大量避免制程錯(cuò)誤。

以前由于人工派貨，工人難免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

例如在ERP中進(jìn)行錯(cuò)誤記錄，那么這種情況出現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)重大制程錯(cuò)誤。

而由于半導(dǎo)體的價(jià)格都非常昂貴，所以半導(dǎo)體廠商在出現(xiàn)制程錯(cuò)誤后，就可能面臨巨額賠償，并且同時(shí)損失商譽(yù)。

這些對(duì)企業(yè)發(fā)展來說都是非常重大的打擊。

除了制程錯(cuò)誤之外，人工搬運(yùn)時(shí)，貨物還有可能會(huì)出現(xiàn)因人為的暴力搬運(yùn)而出現(xiàn)的貨物損失。

而使用移動(dòng)式機(jī)器人進(jìn)行無人搬運(yùn)后，這些與人相關(guān)的人為錯(cuò)誤都可以避免。

第三，降低成本。

據(jù)捷螺系統(tǒng)聯(lián)合創(chuàng)始人兼技術(shù)總監(jiān)張振義透露：

捷螺系統(tǒng)所服務(wù)的半導(dǎo)體廠商，原來整個(gè)廠區(qū)共有80個(gè)工人，每天8小時(shí)共分4班次進(jìn)行生產(chǎn)。

而在上了自動(dòng)化機(jī)器人之后，該半導(dǎo)體企業(yè)從80人最后減少到只剩12人，原有4班次工作制度不變，每班次只有3人。

與之前相比，這3個(gè)工人重點(diǎn)進(jìn)行部件測試、品質(zhì)管控等附加值較高的工作，而不再進(jìn)行具體的搬運(yùn)操作。

總結(jié)來看，提高設(shè)備使用率、避免自身錯(cuò)誤、降低人工成本等，是企業(yè)在使用移動(dòng)機(jī)器人與自動(dòng)化系統(tǒng)所直接享受的3點(diǎn)價(jià)值。

張振義介紹，目前，半導(dǎo)體行業(yè)，特別是封裝測試領(lǐng)域的智慧工廠，實(shí)際上目前制程設(shè)備已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

而wafer（晶圓，制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片）的搬運(yùn)，目前大多還是依靠人力，未來也將在移動(dòng)機(jī)器人的支撐下全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

在捷螺系統(tǒng)的判斷中，未來的半導(dǎo)體行業(yè)里，不會(huì)再有工人與自走車。

目前，捷螺系統(tǒng)已經(jīng)在服務(wù)于很多大半導(dǎo)體企業(yè)，提供整體的天車與智慧型移動(dòng)機(jī)器人的完整解決方案，來解決半導(dǎo)體的生產(chǎn)運(yùn)輸。

02

半導(dǎo)體無人工廠系統(tǒng)需求

在過去的5~6年時(shí)間里，捷螺系統(tǒng)的解決方案已經(jīng)處理過多種不同型號(hào)的設(shè)備，例如8寸的OpenCassette、frame Cassette等等。

這些不同型號(hào)的設(shè)備，以往在工廠中都是用人工進(jìn)行搬運(yùn)，而目前都已經(jīng)在用自動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行搬運(yùn)。

并且這些設(shè)備的成本都非常高昂，大約在30萬美元左右。

其實(shí)智能移動(dòng)機(jī)器人在半導(dǎo)體工廠場景中的工作流程非常簡單，基本就是在多個(gè)設(shè)備和電子貨架之間進(jìn)行搬運(yùn)。

但難點(diǎn)在于，這些機(jī)器人硬件必須搭配相應(yīng)的智能高效的派貨與派工系統(tǒng)，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備貨物的定位、智能倉儲(chǔ)移載等，運(yùn)輸路線導(dǎo)航等等，來組成一個(gè)完整的無人搬運(yùn)解決方案。

具體來說，半導(dǎo)體封裝測試廠中的切割機(jī)與鐳射切割機(jī)的搬運(yùn)，以往都是人工進(jìn)行搬運(yùn)。

但事實(shí)上人工搬運(yùn)這些設(shè)備非常難，因?yàn)樨浳飳?shí)在太重，所以很多工人大概干1~2個(gè)月就離職了，人員流動(dòng)性非常高。

這些設(shè)備就需要依靠移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行搬運(yùn)。實(shí)際上捷螺系統(tǒng)最開始也是從這些設(shè)備的搬運(yùn)做起。

從系統(tǒng)架構(gòu)層面來看，底層的控制系統(tǒng)會(huì)整合上層的AGV移動(dòng)機(jī)器人，AGV會(huì)整合物料管理系統(tǒng)；

而物料管理系統(tǒng)又會(huì)整合上面的實(shí)時(shí)派工系統(tǒng)，最后與客戶的ERP等系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)整體的自動(dòng)化搬運(yùn)解決方案。

需要注意的是，工廠內(nèi)部的設(shè)備不同，如何進(jìn)行順利的搬運(yùn)？

例如設(shè)備型號(hào)不同、擺放位置不同等。

這些問題，以往依靠天車是很難處理的。

而移動(dòng)機(jī)器人解決方案，實(shí)際上與人工具有一樣的靈活度。

簡單總結(jié)下來，捷螺系統(tǒng)認(rèn)為，當(dāng)半導(dǎo)體企業(yè)想借助移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)無人工廠時(shí)，有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)一定要注意，那就是產(chǎn)品安全、人員安全與設(shè)備安全。

這三個(gè)安全必須要達(dá)到。

目前，捷螺系統(tǒng)提供的機(jī)器人設(shè)備，采用的都是萬向輪配置，可以進(jìn)行前后左右的任意方向移動(dòng)，并且機(jī)器人配置了超過100個(gè)產(chǎn)品安全、設(shè)備安全的部件，來保證相關(guān)的生產(chǎn)安全。

另外，捷螺系統(tǒng)的整車也獲得了手臂認(rèn)證、電池認(rèn)證、整車認(rèn)證、充電器認(rèn)證等等，符合半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)品認(rèn)證及法規(guī)需求。

值得一提的是，目前捷螺系統(tǒng)采用的機(jī)器人設(shè)備是目前市面上領(lǐng)先的4槽位設(shè)備，相比傳統(tǒng)設(shè)備的工作效率要更高，而且可以很穩(wěn)定的很順利的在各個(gè)場域做運(yùn)行。

據(jù)張振義判斷，未來4槽位的設(shè)備也將在半導(dǎo)體行業(yè)中流行。

03

移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)需求與解決方案

在大概10年前，半導(dǎo)體等工廠都在用磁軌的解決方案。

但如今在彈性制造的整體需求背景下，磁軌已經(jīng)不再適用。

目前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的趨勢，客戶要求已經(jīng)非常明確，只接受用SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）。

也就是在未知環(huán)境和未知地點(diǎn)的狀況下，搜集感測器信息，通過特殊的算法，同時(shí)建立環(huán)境信息及自身位置。

SLAM是目前協(xié)作型機(jī)器人自我定位及移動(dòng)的必備技術(shù)，不需要更改任何的環(huán)境設(shè)施。

也就是說，客戶在車間里完全不用做任何操作，只要移動(dòng)機(jī)器人在其中進(jìn)行相關(guān)的地圖掃描，半天時(shí)間就可以上線工作。

當(dāng)然有部分區(qū)域需要高精度定位，還可以用進(jìn)一步精度定位方法進(jìn)行定位，做到“該彈性時(shí)彈性，該精準(zhǔn)時(shí)精準(zhǔn)”。

簡單來說，目前行業(yè)對(duì)整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品的需求大致分為以下幾類：

2000KG 頂升、500KG頂升、自走搬運(yùn)車、Payload5KG移動(dòng)機(jī)器人和Payload 12KG移動(dòng)機(jī)器人（4槽位）

這些是過去幾年捷螺系統(tǒng)的機(jī)器人產(chǎn)品，都在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有廣泛應(yīng)用。

需要指出的是，如果只有自走車，是沒辦法完成搬運(yùn)的，一定要配套使用相關(guān)的物料追蹤管理系統(tǒng)、派工派貨系統(tǒng)、車隊(duì)管理系統(tǒng)、電子貨架等等，也就是半導(dǎo)體無人工廠周邊配套方案，才能夠讓半導(dǎo)體無人工廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)起來。

舉例來說，目前捷螺系統(tǒng)能夠提供的Payload 5KG移動(dòng)機(jī)器人，既可以做無人搬運(yùn)、也可以進(jìn)行巡檢、抄表等動(dòng)作。

比如廠房里有400臺(tái)打線機(jī)，就可以配置移動(dòng)機(jī)器人對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行巡檢。

需要強(qiáng)調(diào)的是，通常移動(dòng)機(jī)器人還需要配備Near Tool Buffer，也就是設(shè)備旁的wafer暫存區(qū)，用來進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)輸暫存。

軟件系統(tǒng)同樣是無人工廠的重要組成部分，目前捷螺系統(tǒng)能夠提供完整的系統(tǒng)。

包括多車管理系統(tǒng)、路徑規(guī)劃系統(tǒng)、以及與客戶的系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，包括相關(guān)的接口等等，捷螺系統(tǒng)都能夠提供完整的解決方案。

另外，捷螺系統(tǒng)的機(jī)器人手臂上還安裝了攝像頭，以及對(duì)位的Landmark，讓手臂操作的精度能夠達(dá)到±0.1mm，在很多場域都已經(jīng)得到了驗(yàn)證。

與其他同類產(chǎn)品相比，同類產(chǎn)品通常使用AC的機(jī)器人，而捷螺系統(tǒng)則采用的是DC的機(jī)器人。

這里有什么差異？

簡單來說就是DC比AC的電池使用效率能夠高30%，單次充電后的操作續(xù)航能夠?qū)崿F(xiàn)6~8小時(shí)的操作。

特別值得一提的是，捷螺系統(tǒng)的自走車機(jī)器人還有一個(gè)很重要的特征，就是導(dǎo)入了GoldenPort概念。

這在半導(dǎo)體廠中的落地非常重要。

通常來說，半導(dǎo)體廠比如有100臺(tái)設(shè)備，可能會(huì)設(shè)置300~400個(gè)port，這里的教導(dǎo)點(diǎn)位就需要大約30天的時(shí)間。

而采用Golden Port的方案時(shí)，只需要大概3天多的時(shí)間就可以做完，效率提高超過900%。

總結(jié)下來，客戶其實(shí)要的并不是自走車，而是一個(gè)完整的無人工廠解決方案，自走車只是其中很重要的一環(huán)而已，周邊的配套設(shè)備、系統(tǒng)等也需要完善。

捷螺系統(tǒng)經(jīng)過多年研發(fā)、測試、部署，已經(jīng)有了一套完整的無人工廠配套方案，已經(jīng)完全符合工業(yè)4.0的智能工廠的標(biāo)準(zhǔn)套件。

這套標(biāo)準(zhǔn)套件加上落地的經(jīng)驗(yàn)，讓捷螺系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)超過30多家半導(dǎo)體場域的成功部署。

“我們的產(chǎn)品從硬件機(jī)器人，到整個(gè)無人工廠的配套方案，再加上產(chǎn)品的可靠度、產(chǎn)量等，相信對(duì)所有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都會(huì)有巨大的幫助。”張振義說。

04

互動(dòng)問答

問：萬向輪有什么優(yōu)點(diǎn)，是否考慮把萬向輪底座開發(fā)跟別人合作？

答：萬向輪底座的好處是可以更容易地跟設(shè)備做對(duì)接。

另外，機(jī)器人市場非常大，一家是吃不下來的，我們正在研究授權(quán)給同業(yè)或是想做機(jī)器人的公司。

因?yàn)槲覀冞@個(gè)技術(shù)已經(jīng)非常穩(wěn)定，萬向輪底座在市場上還是很少看到，我們?cè)谠u(píng)估怎樣和同業(yè)從業(yè)者合作。

任何有興趣做機(jī)器人的公司可以找我們一起探討。

問：捷螺只做半導(dǎo)體場景嗎，是否考慮擴(kuò)展到其他領(lǐng)域？

答；場景方面自我們從半導(dǎo)體切入的原因是全世界前十大的封裝測試廠中七家是我們的客戶，目前已經(jīng)在超過30個(gè)廠中試點(diǎn)。

除了半導(dǎo)體之外，我們?cè)诨S、汽車廠場景中都進(jìn)行了投入，如LED廠、面板廠都在做。除了半導(dǎo)體，我們正積極地向各個(gè)場景的客戶拓展。

問：機(jī)器人的應(yīng)急預(yù)案有嗎？當(dāng)面臨到突發(fā)情況的時(shí)候，是怎么去解決的？

答：突發(fā)情況分不同種類。

warning報(bào)警狀態(tài)下，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)復(fù)歸繼續(xù)走。

但如果更嚴(yán)重的話，車子是很難實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)識(shí)別危險(xiǎn)的，通常就是停下來讓工作人員進(jìn)行問題解決。

因?yàn)榭紤]到產(chǎn)品安全、設(shè)備安全，半導(dǎo)體廠的要求很高，我們現(xiàn)在還不敢用AI的方法來讓車子自行處理突發(fā)狀況問題。

目前我們?cè)趩蝹€(gè)場域中，有10臺(tái)車在跑，每天最多會(huì)出現(xiàn)一到兩次突發(fā)狀況，通常是WiFi斷線這方面的問題，然后隔了幾秒后連接上了又繼續(xù)工作了。

這些狀態(tài)與產(chǎn)品安全不相關(guān)的，如果是危險(xiǎn)的，比如有人或是事物擋住就停下來，必須工作人員確認(rèn)ok按鈕后才會(huì)繼續(xù)行進(jìn)。