在智慧工厂、中国制造2025、工业4.0的号召下，中国电子制造业也纷纷加快全面自动化的步伐，各大OEM及EMS厂家除了投资在大型设备如贴片机、印刷机、回流焊炉外，在面对一些简单如异型元件的组装、上螺丝、点胶及检测这些人工操作的工序时，往往碰到自动化的困难。

传统自动化平台的缺点

虽然市场上有不少自动化工具，可以为厂家解决异型元件的组装、上螺丝、点胶及检测的工序，但这些平台纵使具备三条机械臂，也只能完成三种简单工序，往往会占用厂房面积，实际使用率不高，经济效益并不令人满意。

若果OEM厂家在接到新的订单，需要进行新的工序，需要把传统自动化平台，交由设备生产厂家重新设置，去满足新的工序要求。

那么，设备厂家则要对这台机器从大脑到手臂来个大手术不单重新设计工具爪；更加重要的，就是更换指挥机械臂的电脑操作程式，并要按客户的具体要求重新调试。换句话说，这跟重新买一台机器的差别，就是保留了框架而已，因而成本高昂，费时费力费钱。

传统的自动化设备需要升级，才能真正为OEM厂家，提供从功能到电脑操作程式都比现在更灵活及多功能的方案。

自动化平台面临的挑战

综合而言，自动化平台若要为厂家实现真正的全面自动化，则要解决以下三大难题：

取代由人工作业的各种各样工序；

需要在同一个自动化平台上，灵活地应对不同的工艺装配方案；

能够精准地控制机器动作的准确性、工艺流程和装配力量，来应对复杂元件的装配。

以下有两个案例。图1是组装LCD显示屏，具有48只针脚，在组装时需要控制针脚的平行度和插入的准确性、插入的高度和力量。

图2是组装重量高达450克的大型复杂元件，需要采用特定的方式来取料和装配。

环球仪器在美国总部的设备开发团队，经过不断的研究，终于研发出新一代的自动化设备Uflex，去年推出后大受市场欢迎。

新一代Uflex自动化平台功能多样化

Uflex自动化平台与传统设备比较，最大突破就是从大脑到工具如吸嘴和夹爪都可以改变，随时 ldquo;变身  来顺应市场需要。

首先，Uflex的功能较传统自动化平台为多，除了异型元件的组装、上螺丝、点胶及检测外，它可进行拾取及贴装、剪脚及视觉检测等等。

虽然Uflex的功能增加了，但实际上只是配备三条或者四条不同功能的机械臂，令机身的设计十分紧凑，减少占用厂房面积。每条机械臂末端的工具均可以置换，以满足不同的生产工序。

图3：Uflex可兼容一整系列的标准/OEM生产工具，与及各式各样的送料器。

现场可以切换操作程式

至于如何将对内置于机器上面的大脑动手呢？

环球仪器充分利用云端技术，将所有重置驱动程式及工艺策略都预先上传至云端，厂家可以在需要时直接从云端下载，实行在车间现场替Uflex自动化平台动换脑。

图4：厂家可自行下载环球仪器预先上传的电脑程式

当OEM厂家想要更换工序时，先更换机械臂末端的工具，然后实时下载硬件重置驱动程式来重设机器，再针对所需进行的工艺，下载相应的策略。基本上，厂家可按需要，任意切换程式。

现时可供下载的八大重置驱动程式，包括贴装头、轴针、吸嘴、夹具、相机、点胶、螺丝转动、送料器、量度及输送方式。一旦下载，就可以下载相应的工艺软体程式，包括拾取、贴装、点胶、Z轴的运动、推动、蘸浸、堆叠、延迟、插件及弯曲成型，操作人员继而可以为产品自行编程，满足生产需要。

待将机器的特定数据与操作员的伺服器进行同步后，就完成Uflex的大变身，可以生产下一个产品了。

在具体操作上，环球仪器本身具备庞大的工具库，如各种吸嘴，厂家不用担心找不到合适的工具。环球仪器也考虑到厂家想采用已有的工具，在设计上Uflex完全可以兼容第三方工具，绝对适合作为已有自动化生产线的补充设备。

可根据所处理的元件和工艺的特点，制作各种不同的治具和吸嘴，可处理高达500克以上和需要特殊预成型的的元器件。

图5：针对各式各样插装元件，设计与之匹配的夹爪，更换每副夹爪仅需拆卸四颗螺丝。

图6：Uflex配置三个功能头，可同时处理高达450克的变压器和大型的线圈

图7：Uflex配置四个功能头，卧式元件的预成型和LCD显示器的整形夹取

图8：大型异型元件的组装

Uflex这个灵活的设计，不单可以随时应对新的产品挑战，更是一个节省成本的方案。因为所有程式都是可以 ldquo;按需购买，厂家不必购置不合用的程式，令Uflex重新设置的平均成本仅为10%，远远低于其他方案则的50%。

加上所有程式可以在现场重设，相较其他方案要返回原厂工程改装，更为省时省力。

为了协助厂家应对日新月异的产品挑战，环球仪器的研发人员，不断开发新的应用程式，并上传至云端，厂家可以随时下载并使用。

Uflex减少营运成本90%

厂家可将Uflex整合至生产线中，专门应对繁复的工序，较量身定制的平台更能减省营运成本，及保障投资价值；或者取代人手工序，来加快投资回报率，提升产品上市速度，与及改善产品质素。

Uflex紧凑的机身设计，可以适应精益生产或在线生产工序。左图是Uflex平台，右图是传统平台，可见采用Uflex平台，单位面积产能可以增加四倍，投资回报率提升50%，营运成本减少90%。

图9：Uflex(左)对应其他平台的机身大小

图10：Uflex支持最大比率的工作区域，令机身更为紧凑

Uflex机身之所以能这么紧凑，宽度只有1000毫米，皆因采用了极简的架构设计，却可以支持最大比率的工作区域(X轴为630毫米，Y轴为960毫米)，直接减少占地面积60%，产出可以增加四倍，单位面积产能成本降低40%！

虽然Uflex机身紧凑，但其功能却丝毫不弱。在实际案例中的应用发现，在应对重达450克的元件时，也无需降慢插装速度，也不受元件尺寸的影响。

Uflex的产品应用

Uflex的设计主要针对需要视觉识别的中等以上尺寸的元件，特别适合多量少样的产品(普通基板最佳)、多拼板、卷带或管装或托盘包装、引脚与通孔比例为0.6毫米及硬质引脚。

换句话说，Uflex特别适合应对以下元件：大电解电容、盒式电容、有源电阻、继电器、变压器/线圈和连接器。

图11：Uflex能应对大电解电容、盒式电容、有源电阻、继电器、变压器/线圈和连接器。

至于实际产品应用，则包括：低压电源的驱动板及灯条板；白色家电中的洗衣机/烘干机控制板、空调控制板、电源板、镇流器、手机充电器等等。

图12：白色家电中的电源及控制装置组装

图13：顶部照明的镇流器组装

图14：LED内的电源装置组装

图15：手机充电器内的电源装置组装

Uflex可以完全取代人工作业，给厂家带来以下好处：

产出最高可增加四倍，对不同产品可保持速度不变

最高可以降低95%插件成本

在投资回报期中营运成本减少70%以上，投资回报期低于2年

占地面积减少60% (产能：1台Uflex相当于4名技术工人)

降低40%以上的单位面积产能成本（cph/平方米）

超凡的品质水平（一次通过率）：99% vs. 95% FPY

Uflex自动化平台技术参数