卡脖子的半导体产业，如何通过智能复合机器人打造无人生产车间？

随着智能制造的浪潮汹涌而至，数字化、智能化的生产制造模式已然成为时代的主流。自动化和柔性生产已经成为制造业企业追逐的热点目标，尤其在半导体行业中，引入移动机器人已成为实现工厂自动化与信息化的关键步骤。

在繁华的半导体产业中，机器人技术正在助力生产与物流的自动化进程。它们不仅适应了高频的产线变化，还帮助降低了生产成本。这个行业的作业环境对机器人技术提出了相当高的要求，如不能影响产线节拍、必须保证清洁作业、防震作业以及高精度作业等。

复合型机器人在半导体产线上越来越受欢迎，它们能够同时执行“手脚”两项功能，已经成为半导体行业应用中被广泛使用的成熟智能设备。对于专注于移动机器人的企业来说，半导体行业无疑是一个充满无限可能的红海市场。

成立于2015年的捷螺系统，就是一家专注于智能机器人、物联网与工业4.0系统的研发的企业。他们不断创新，研发出适应半导体行业严苛要求的机器人，为行业的自动化与智能化进程贡献力量。这个企业的出现，也让我们看到了移动机器人在半导体行业中的巨大应用潜力和广阔发展前景。捷螺系统在半导体行业中具有显著的专业地位，专注于半导体晶圆级搬运机器人的应用。其独特的解决方案已经在该领域得到了广泛的应用。

捷螺系统基于对半导体行业的深入理解，推出了一系列创新产品。包括智能无轨晶圆搬运机器人、智能无轨手臂机器人以及车队派遣管理系统等，这些产品均体现了其在技术领域的领先地位。

值得一提的是，捷螺系统已经与全球第一大半导体封装厂成功合作，共同完成了全球首座智慧无人工厂的建设。这一里程碑式的成就进一步证明了捷螺系统在半导体行业中的专业性和实力。

捷螺系统的应用已经扩展到了国内最大的封装测试厂和晶圆制造厂的产线上。这些实际应用案例进一步彰显了捷螺系统在半导体行业中的领导地位。

文章整理自捷螺系统联合创始人兼技术总监张振义的分享，并由投资人说&科创最前线编辑。

01半导体行业的整体发展趋势

随着科技的飞速发展，机器人与自动化无疑已成为未来不可或缺的一部分。我们清晰地看到，各行业的无人化和机器人产业化正在迅猛推进。

以农业领域为例，仅仅十几年前，种地还需要大量的人工，如今，农业已经开始实现无人化，这种变革令人惊叹。由此推测，未来几十年，工厂的无人化也将成为自然而然的事情。

事实上，机器人技术早已渗透到各个领域，为包括石油石化、汽车装配制造等传统产业提供优质服务。它们不仅提高了生产效率，还降低了成本，为企业的长远发展注入了新的活力。

这一趋势不仅展现了半导体行业的巨大潜力，也预示了自动化和机器人技术的美好未来。随着技术的不断进步，我们有理由相信，机器人将在更多领域发挥重要作用，推动整个社会向前发展。在半导体行业，捷螺系统的联合创始人兼技术总监张振义指出，使用移动式机器人给企业带来了显著的三点优势。机器人能够显著提升半导体企业的设备使用率。相较于人工操作，机器人的设备使用率整体提升了25%。这一成效的背后原因在于，以往人工派货时信息的混乱状况得以改善。

当企业开始采用无人工厂模式后，派货信息变得清晰、完整且透明。机器人能够自动完成搬运任务，大大提升了设备的运行效率。事实上，当捷螺系统服务于某半导体企业时，实际的整体设备使用率提升了25%。这一改进不仅提高了生产效率，也为企业带来了更高的经济效益。

机器人的应用还意味着更精准的物流管理和更高的生产安全性。机器人的精确操作减少了人为错误的可能性，从而确保了生产流程的顺畅进行。机器人的引入也为企业节省了大量人力成本，让企业在激烈的市场竞争中保持领先地位。移动式机器人在半导体行业的应用，无疑为企业带来了革命性的变革。企业通过引入自动化流程，可以显著减少制程中的错误。在过去，依赖人工派货的过程中，难以避免工人可能出现的失误。这些错误在ERP系统中记录时，可能会导致重大的制程问题。对于半导体行业而言，由于其产品的高价值性，任何制程错误都可能导致巨额的经济赔偿和商誉损失，这对企业的长期发展构成重大挑战。

除了制程错误外，人工搬运过程中还可能出现因操作不当或暴力搬运导致的货物损失。通过采用移动式机器人进行无人搬运，可以彻底消除这些与人为因素相关的问题。移动式机器人的应用，有效地避免了传统人工搬运过程中可能出现的错误和损失。这不仅提高了效率，还确保了生产流程的准确性和稳定性，为企业的长期发展提供了强有力的支持。

引入自动化和无人搬运系统，不仅可以减少制程错误和货物损失，还能提升企业的竞争力。通过减少错误和损失，企业可以更加专注于核心业务的创新和发展，从而在激烈的市场竞争中脱颖而出。无人搬运系统的应用还能提升企业的生产效率，为企业创造更大的价值。

通过引入自动化和无人搬运系统，企业可以大幅度提高生产流程的准确性和效率，避免人为错误和损失，为企业的长期发展奠定坚实的基础。降低成本是企业经营的重要一环。捷螺系统联合创始人兼技术总监张振义透露，该公司服务的半导体厂商在生产过程中实现了自动化机器人的应用，取得了显著的成果。

在未引入自动化机器人之前，该半导体厂区共有80名工人，需要分为四班进行生产，每班工作8小时。随着自动化机器人的投入使用，厂区员工数量大幅减少，最终只剩下12人。尽管班次依旧为四班制，但每个班次仅有3名工人负责。

这3名工人不再从事具体的搬运操作，而是专注于附加值更高的工作，如部件测试、品质管控等。由此可见，移动机器人与自动化系统的使用，为企业带来了直接的价值。

自动化机器人提高了设备的使用效率，使得生产设备能够全天候运转，不再受人工操作的时间限制。机器人避免了因人为因素导致的生产错误，提高了产品的品质和生产效率。企业大大降低了人工成本，通过机器人进行生产操作，减少了人工成本的支出。自动化机器人的应用为现代企业带来了转型升级的新机遇，成为企业持续发展的重要推动力。张振义分享道，当前半导体行业，特别是封装测试领域的智慧工厂，其制程设备已经全面实现了自动化。在wafer（晶圆）的搬运环节，尽管自动化是未来趋势，目前仍主要依赖人工完成。随着移动机器人的快速发展，这一环节也将逐步实现全面自动化。

在捷螺系统的展望中，未来的半导体行业将实现更加智能化的生产，工人与自走车的结合将成为过去。目前，捷螺系统已经为众多大型半导体企业提供了服务，我们提供包括天车和智慧型移动机器人在内的完整解决方案，以革新半导体的生产运输环节。

该公司深入了解半导体生产流程中的复杂需求，并致力于通过技术创新，推动半导体制造业向更高效、更智能的方向发展。通过与客户的紧密合作，捷螺系统已经成功为行业内的许多领军企业提供了优质的服务和解决方案，助力他们提升生产效率，降低运营成本。未来，随着技术的不断进步，我们期待半导体行业将实现更加全面、更加智能的自动化生产。在过去的几年里，随着技术的飞速发展，半导体行业对生产效率和成本控制的要求愈发严格。为了满足这一需求，捷螺系统推出了一系列先进的解决方案，成功应对了多种不同型号的设备挑战。这些设备，如8寸的OpenCassette和frame Cassette等，在过去都是依赖人工进行搬运，而现在，这一环节已经被自动化机器人完全取代。

这些高精度的半导体设备，成本相当高昂，每台设备价值约30万美元。智能移动机器人在半导体工厂场景中的应用，有效减轻了人工搬运的负担，提高了生产效率。这些机器人能够在多个设备和电子货架之间自如穿梭，完成精确、高效的搬运任务。

具体来说，智能移动机器人在半导体工厂的工作流程相当简单直观。它们通过先进的算法和传感器技术，能够自动识别并定位设备的位置，然后按照预定的路径进行精准搬运。在这个过程中，机器人不仅大大提高了搬运的效率，还大大降低了因人为因素导致的设备损坏和误差。

不仅如此，这些智能机器人还能在高度自动化的生产线上，与其他设备无缝对接，实现生产流程的智能化和一体化。这不仅降低了生产成本，提高了生产效率，还为半导体工厂的未来发展提供了无限可能。可以说，智能移动机器人在半导体工厂的应用，是半导体无人工厂系统发展的重要里程碑。面临的挑战在于如何让这些机器人硬件与先进的派货和派工系统无缝对接，实现设备货物的精准定位、智能仓储移载以及高效的运输路线导航，从而构建完整的无人搬运解决方案。

在半导体封装测试厂中，搬运切割机和镭射切割机的工作一直是由人工完成的。由于货物重量过大，人工搬运的难度极高，许多工人往往在短短的一到两个月内便选择离职，人员流动性极大。移动机器人成为了搬运这些设备的最佳选择。实际上，捷螺系统的起步也是基于此开始。

从系统架构的角度来看，底层的控制系统与上层的AGV移动机器人紧密相连，共同协作。这些AGV机器人进一步与物料管理系统相融合。而物料管理系统又必须与实时的派工系统对接，最终与客户的ERP等其他系统相连接，从而实现整个自动化搬运流程的智能化和高效化。

想象一下，以前需要几个工人肩挑手扛才能完成的搬运任务，现在只需一个或者几个移动机器人就能轻松完成。它们能够在狭窄的空间内灵活移动，准确地到达指定的位置，完成货物的搬运和存储。这不仅大大提高了工作效率，降低了人工成本，还减少了因人为因素导致的工作失误。这种智能化的搬运方式无疑为现代工业带来了革命性的变革。在工厂内部，由于设备多样性和摆放位置的差异，如何确保设备顺利搬运成为一大挑战。想象一下，设备型号不同、摆放角度各异，这些难题在过去依靠天车是难以解决的。而移动机器人作为一种解决方案，展现了与人工相同的灵活性。它们可以在复杂的环境中穿梭自如，轻松应对各种设备的搬运需求。

捷螺系统认为，当半导体企业考虑引入移动机器人，打造无人工厂时，必须关注三大核心要素：产品安全、人员安全和设备安全。这三点是确保无人工厂顺利运行的关键。产品安全是工厂的生命线，任何产品的损坏都可能影响整个生产流程。人员安全同样不可忽视，毕竟工厂的安全事故往往与人员有关。而设备安全则是保障生产稳定性的基础，一旦设备出现问题，整个生产都会受到影响。

为了确保这三个方面的安全，移动机器人需要具备高度智能和精确的控制能力。它们必须能够准确识别设备的位置、状态和安全搬运的要点，确保在搬运过程中不会造成任何损害。它们还需要与工厂的其他设备和系统紧密协作，确保整个生产流程的顺畅进行。只有这样，才能真正实现无人工厂的愿景，让工厂运行更加高效、安全和可靠。捷螺系统的机器人设备引领市场潮流，以其独特的万向轮配置，实现了前后左右的灵活移动。这款机器人设备配备了超过100个确保产品安全和设备安全的部件，为生产流程提供了坚实的保障。

捷螺系统的整车已经通过了手臂、电池、整车、充电器等多项认证，完全符合半导体行业的产品认证及法规要求。这些认证不仅证明了其质量，也为用户提供了可靠的安全保障。

值得一提的是，捷螺系统采用的机器人设备是市面上领先的4槽位设备。相较于传统设备，其工作效率更高，且能在各种环境中稳定运行。这种设备的出色表现，使其在半导体行业中的应用越来越广泛。

想象一下，客户在车间里如同置身于科技海洋的闲庭漫步者，无需亲自动手。移动机器人在车间内穿梭自如，进行地图扫描。仅仅半天时间，它们就能完成部署并上线工作，效率惊人。

针对部分需要高精度定位的区域，我们还有更精确的定位方法。灵活适应各种需求，做到既弹性又精准。

简而言之，当前市场对移动机器人产品的需求可大致分为以下几类：顶升型机器人如承载2000KG和500KG的型号、自走搬运车和Payload 5KG及Payload 12KG的移动机器人（配备四个槽位）。这些机器人都是捷螺系统出品，广泛应用于半导体产业。

值得注意的是，单纯的自走车并不能完成所有搬运任务。为了打造真正的半导体无人工厂，我们还需要配合一系列辅助系统，如物料追踪管理系统、派工派货系统、车队管理系统以及电子货架等。这些配套方案共同构成了半导体无人工厂的完整生态系统，确保其高效顺畅地运转。捷螺系统推出的Payload 5KG移动机器人，功能多样，既能实现无人搬运，又能进行巡检、抄表等操作。想象一下，在拥有400台打线机的厂房中，这些移动机器人能够自主巡检，极大地提高了工作效率。

这些灵活的移动机器人，通常需要配备Near Tool Buffer，也就是设备旁的wafer暂存区，用于设备的运输暂存，以确保运行流畅。

除了硬件方面的优势，软件系统同样是构建无人工厂的关键。捷螺系统提供了一套完整的软件系统，包括多车管理系统、路径规划系统，并且能与客户的系统无缝对接，涵盖相关接口等，为无人工厂的实现提供了全面的解决方案。

值得一提的是，捷螺系统的机器人手臂上安装了高精度的摄像头和对位的Landmark，这使得手臂操作的精度能够达到惊人的±0.1mm。这一精度在许多领域都已经得到了实际应用和验证，无论是工业制造还是科研领域，都能见其身影。

捷螺系统的移动机器人及软件系统，以其高效、精准、灵活的特点，正逐渐在无人工厂建设中发挥着不可替代的作用。在众多同类产品之中，捷螺系统独树一帜，采用了直流（DC）驱动的机器人技术，有别于普遍使用交流（AC）机器人的趋势。那么，这两者之间究竟存在怎样的差异呢？

简单来说，DC较之于AC的电池使用效率能够高出30%，这意味着在单次充电后，DC机器人能够提供更长的操作续航，达到6至8小时的操作时间。这一优势使得DC机器人在长时间作业场景中更具优势，提高了工作效率。

值得一提的是，捷螺系统的自走车机器人还引入了一个重要的概念——GoldenPort。这一创新在半导体厂的落地应用中显得尤为重要。GoldenPort概念的导入，为半导体生产流程带来了更高的精度和效率，满足了现代工业生产对于精准度和效率的双重要求。

在半导体产业中，通常拥有100台设备的厂家可能会配置多达300至400个端口，这样的情况下，教导点位就需要耗费大约一个月的时间。采用Golden Port方案的厂家却能在短短的三天内完成同样的任务，效率提升超过惊人的百分之九百多。

客户真正追求的并非单纯的自动化运输设备，而是一个全面的无人工厂解决方案。自动化车辆只是其中的关键环节之一，周边设备的配套和系统完善同样不可或缺。捷螺系统经过多年来的研发、测试、部署，已经建立起一套完整的无人工厂配套方案。这套方案完全符合工业4.0智能工厂的标准要求，展现出高度的成熟性和实用性。

“我们的产品涵盖了从硬件机器人到整个无人工厂的配套方案，我们的产品不仅在可靠度和产量上表现出色，对整个半导体产业也将带来巨大帮助。”张振义充满信心地表示。

在某个互动问答环节中，针对“万向轮有什么优点，是否考虑与他人合作开发万向轮底座？”的问题，张振义回答道：“万向轮底座的优势在于它能更便捷地与设备对接。机器人市场广阔，单凭我们一家难以完全覆盖，因此我们正在考虑与同业或有意涉足机器人领域的公司合作。”

他进一步补充说：“我们的技术已经非常成熟稳定，但万向轮底座在市场上仍属罕见。目前，我们正在评估如何与业界同仁展开合作。”

任何对机器人技术热衷的公司，都可以与我们开展深入的合作探讨。我们并不局限于某一特定领域，比如在半导体行业，虽然我们已经与全球众多的顶尖封装测试厂商建立了合作关系，并在他们的工厂中进行了试点运行，但我们也在不断探索和扩展至其他领域。

对于化工、汽车甚至LED、面板制造等行业，我们也已经投入了大量的精力和资源。我们并不满足于仅在半导体领域的成就，而是积极向更多场景的客户拓展，以满足更多领域的需求。

当我们面对突发情况时，我们有一套完善的应急预案。我们知道，每一种突发情况都是独特的。例如，当机器人处于warning报警状态时，它们会自动复归并继续正常工作，以确保生产线的稳定运行。我们的目标是确保在任何情况下，我们的机器人都能为客户提供最大的效率和安全性。

我们始终保持着开放和进取的态度，不仅致力于在半导体领域提供卓越的产品和服务，还积极向其他行业扩展，以满足更广泛客户的需求。我们欢迎所有对机器人技术感兴趣的公司与我们联系，共同探索更多的可能性和挑战。在当今时代，尽管自动化技术在不断进步，但在某些领域，尤其是涉及到产品安全和设备安全的关键领域，我们仍然需要谨慎行事。就拿半导体厂的自动驾驶车辆来说，尽管它们已经在单个场域中成功运行了10台车，但面对可能出现的突发状况，我们仍然不敢完全依赖AI技术让它们自行处理。

在日常运行中，这些自动驾驶车辆可能会遇到WiFi断线等突发状况，这种情况每天最多会出现一到两次。虽然这些问题对于车辆的运行安全不构成直接威胁，但当面临更严重的状况，如有人或物突然出现在行驶路径上时，车子的全自动识别能力还未能达到完美应对的水平。在这种情况下，车子会立即停止行进，等待工作人员到达现场确认安全后才会继续行进。

这种谨慎的态度源于我们对产品安全和设备安全的严格要求。在半导体厂这样的环境中，任何一点小小的失误都可能导致严重的后果。我们在引入新技术时，必须确保其在面对各种突发状况时都能保持高度的安全性和稳定性。虽然AI技术为我们的生活带来了许多便利，但在关键领域，我们还需要结合人工的智慧和判断，以确保万无一失。