双臂机器人与人协同作业——参观日立的存储器工厂

从JR小田原站出发，驱车约30分钟，就来到了坐落在住宅区一角的日立制作所的工厂（图1）。这里是日立存储器业务的“心脏”。

图1：日立制作所信息与通信系统公司IT平台事业本部小田原事务所

该工厂的正式名称是“IT平台事业本部小田原事务所”，日立存储设备配备的所有印刷电路板就是在这里制造的。月产量约为3万块。该事务所不仅要为销往日本和亚洲其他地区的存储设备安装电路板，还向美国俄克拉何马和法国奥尔良的工厂提供印刷电路板。

日立信息与通信系统公司IT平台事业本部生产管理本部生产技术部主管部长服部俊康（图2）表示：“我们公司的基本战略是地产地消。存储设备体积大、运输成本高，在靠近消费地的地方组装更有利。但作为其核心配件，印刷电路板并非如此。在日本完成从开发到制造的全部环节是强化产品竞争力必不可少的条件。”

图2：日立制作所信息与通信系统公司的服部俊康

考虑到人工费、土地费用、汇率和税率，在日本生产无疑要比在海外生产成本高。而且，以低价格代工电子产品的EMS已经崛起，近年来，日本制造业面临的形势愈发严峻。

为了走出逆境，制造现场做出了哪些努力？记者不久前到小田原事务所参观了生产线，下面就以图片为中心加以介绍。

为了防静电，笔者鞋上套着鞋套，头上戴着帽子。打开工作区的大门，长达数十米的生产线映入眼帘（图3），这里是印刷电路板的制造现场。负责在基板上安装配件并焊接、检查、包装等全套过程（图4，图5）。

图3：印刷电路板的制造现场

图4：在印刷电路板上安装电子配件的装置

图5：检查焊接是否牢固的装置

该生产线的特点是“混流生产”，在一条流水线上分别使制造30～40种印刷电路板。对此，服部部长解释说：“企业用存储设备平均1台要使用约20种印刷电路板。为了以最佳顺序生产电路板，我们正在通过改进生产管理系统来降低成本。”

手段之一是向制造现场供应零部件时活用RFID。盛放零部件的盒子上都贴有专用的RFID标签，可随时掌握现场的零部件使用情况（图6）。盒子里的零部件用完、工人从操作台上取下盒子时，“自动仓库系统”会检测到这一情况，从仓库中选出需要补充的零部件。然后，新的装有零部件的盒子就会被放到无人搬运车（AGV）上、运往现场（图7）。

图6：操作台上装零部件的盒子上都贴着各自的RFID。与“自动仓库系统”联动

图7：把需要补充的零部件从仓库运送到操作现场的无人搬运车（AGV)

“向现场按需供应零部件这一做法成功削减了库存成本。而且，通过构筑使用AGV运输绝大多数零部件的机制，还节省了人力”（服部部长）。现在事务所中一共活跃着12台AGV。

人工组装流程也提高了效率。通过操作台读取盒子上贴的条码和RFID后，电脑显示屏上就会出现相关零部件的组装说明（图8）。通过使纸质操作指南电子化，可以更方便地传达注意事项等。完成相关组装后，工人要操作电脑记录组装情况，在服务器上积累相关信息。通过分析每道工序的作业时间，可以优化流程并节省人力。

图8：读取零部件盒上的条码和RFID后，相应的组装说明就会出现在电脑显示屏上

提高生产效率的举措并非仅此而已，记者接下来就看到了双臂机器人“NEXTAGE”（图9）。这是使拧螺丝等印刷电路板的部分制造工序实现自动化的最新装置（图10），特点是无需建设机器人专用生产线，机器人可以在工人身边工作，分担作业。

图9：双臂机器人“NEXTAGE”拿起印刷电路板

图10：从显示屏上可以看到NEXTAGE正在进行的作业

这种机器人头部配备了立体摄像头，可以识别零部件的种类和位置。通过更换机器人手部的部件，可以完成组装散热扇等各种作业（图11）。在小田原事务所内，这样的机器人现在共有4台。

图11：组装存储设备的散热风扇

机器人最能发挥作用的，是给HDD安装硬盘架的工序（图12）。小田原事务所每个月要给几万块HDD安装硬盘架里。虽然部分作业还必须依靠人工，但机器人为节约人力作出了巨大贡献。

图12：给HDD装上硬盘架，使其能够被安装到存储设备中

离开NEXTAGE机器人，记者从楼梯来到另一楼层。这里进行的工作是组装存储设备及检查（图13）。把前面生产工序制造的印刷电路板、装上了硬盘架的HDD、散热风扇等安装到机壳里，就完成了存储设备的组装（图14）。

图13：负责存储设备组装与检查的楼层

图14：把印刷电路板、安装上硬盘架的HDD、散热风扇等安装到机壳中，组装出存储设备

实际通电进行的“绝缘和耐压测试”（图15）、改变温度和湿度进行的耐久测试、确认连续写入和读取是否正常的功能测试也一丝不苟（图16）。最后，成品还要按照客户的要求进行定制并出货。

图15：实际通入电流进行“绝缘和耐压测试”

图16：进行功能测试，检测连续写入和读取是否正常

印刷电路板制造阶段采用了3D外观检查装置等设备，设定的不合格率为0.022％。为了能一直保持这一水平，小田原事务所一直在设法进行改进，目标是把设备组装阶段的不合格率控制在1％以下。在排除零部件不合格因素的情况下，目前该厂的“作业不合格率”只有中国EMS工厂的10分之1左右。

这样的检查工序堪称小田原事务所的强项。通过测试和检查提高可靠性的技术经验并非一朝一夕就能获得。随着服务器沦为大路货，现在，只要从其他企业采购通用配件进行组装，就能制造出具有一定品质的产品。但是，存储设备如果也采用这样的方式，难免会造成品质不稳定。“因为存储着客户的数据，所以在可靠性方面不能妥协”（服部部长）。

因此，日立仍然坚持在“母工厂”小田原事务所生产能左右存储设备整体可靠性的印刷电路板。不外包给EMS企业、在自己的工厂里不断改进，这样不仅能准确把握问题所在，还有助于提高维修业务的效率。

日立2014年4月推出了企业用途的新产品“Hitachi Virtual Storage Platform G1000”，目前正在世界各地强化销售。日立信息与通信系统公司的平台部门首席运营官（COO）桥本崇弘（图17）说：“正因为是自己开发硬件，我们才能在提高性能的同时保证可靠性。”该公司准备以新商品为武器，到2015财年（截至2016年3月）使存储设备相关业务的销售额从2013财年（截至2014年3月）的4390亿日元提高到4800亿日元。

图17：日立制作所信息与通信系统公司的桥本崇弘

日立的中期经营计划提出要使2015财年的合并销售额达到10万亿日元，在该计划中，存储设备也被定位为重要的战略商品。今后，小田原事务所的重要性估计还会不断提高。（作者：小笠原 启，日经技术在线！供稿）