前言
近年來平面顯示器（Flat Panel Display）產業為台灣主要的發展工業，面板尺寸不斷放大，發展至今有6代、7.5代甚至更大尺寸。目前技術大多仰賴國外引進，設備製造亦由不同國家製造或本土廠商製造，故安全規範及標準不一。加上FPD生產設備具有大型化、高速化、自動化等特性，複雜的生產設備存在各種型態且可能造成嚴重傷害的危險源，尤其許多製程必需仰賴機器人擔任傳送工作。無塵室中一旦發生設備安全問題，可能造成人員傷亡或自動化生產線立即停止等情況，除了人員暴露於機械危害源的風險與威脅，生產線停工造成之損失更無法估計。因應產業需求，傳輸產品的機械人需要更大的力量、速度與能量，相關之安全防護更顯重要。
一、機器人安全
由於機器人發展快速，一般人對於機器人往往只注意是否達到功能，忽略相關設計是否符合安全要求或欠缺這方面的資訊，使得國內平面顯示器（Flat Panel Display）產業機器人安全並未確實的落實施行。
人類發明機械人取代從事各項工作。其操作方法與能量大小都應受到適當控制。因為，危害的發生通常來自不當的能量。無法保證高科技的設備不會故障，操作人員不會犯錯。機械愈精密，危險和故障的程度就越複雜，由此可知，安全必須積極創造，最佳方法應在開發機器人階段就將「本質安全」納入設計。
1）機械人造成的危害
追溯國外先進國家的歷史記錄中，曾發生多起工業用機器人導致傷亡之案例（表1），這些事件成為後續發展機器人安全重要之參考。
表1 國外機器人導致傷亡之案例
國家
發生時間與狀況
瑞典
在1976至1983年間調查研究發現，36件意外事件中，16件發生於操作機器人時，13件則發生於維修教導（teaching）時。
美國
在1984年發生第一件死亡案例，一位已有15年工作經驗的鑄造工人遭機器人撞擊致死。1986年發生第二件死亡意外，一位操作員進入機器人之工作區域，遭機器人撞擊胸部致死。兩者共通之處皆為操作員進入運行中的機器人工作區域而導致意外發生。
日本
在1978年，有一操作員被機械手臂從背部夾死，同年發生操作員因機械人動作異常，進入其運作範圍內維修，腰部被機械臂打傷造成失能傷害。
資料來源：張銘坤，工廠自動化安全系統分析研究
國內近年來在電子產業或FPD產業也常發生機械人職災案例，簡述如下：
1. 因維修時未提供安全治具導致死亡
國內某FPD大廠，曾發生維修人員於機器人手臂下方更換零件，此時機器人由於自身重力瞬間延Z軸方向下滑撞擊維修人員，頭蓋骨破裂散落一地，當場身亡。
2. 機械人作業區安全裝置不足導致死亡
國內某FPD廠，曾發生機械人壓傷工程師的慘痛事件，事件發生當時設備正進行運轉，但維修工程師欲清理破片又不想停機影響產能而開門將上半身伸進機台，此時機械人瞬間昇起，將上半身壓擠在門邊而氣絕身亡，可見機械人的傷害是快速而嚴重的。
這些案例中如果有適當的安全設計，機器人正常作業時，作業員或維修人員就不會進入工作區域內，避免意外發生。
（2）機械人造成傷害之原因
由機械人傷害原因分類圖（圖1）可知，機械人引起的危害與機械人不當之設計、操作、工廠佈置及作業人員安全管理等有關。而機械人本身的設計、動作的可靠度、防護與佈置、警告標示及信號、控制人員的訓練與熟悉程度、人員對機械人安全觀念的認知，都可能引起機械人的危害。
雖然機器人取代作業員，能夠避免直接暴露於危險或有害的工作環境，對工業意外事故的防止貢獻頗大，但機器人獨特的設計、安裝及操作方式，也產生新的安全問題，是當前所要探討及解決的要務。
圖1 機械人傷害原因分類圖
資料來源：半導體業安全衛生實務指南，經濟部工業局
二、國際上對機器人安全要求之相關標準
長久以來，歐、美等先進國家對於安全技術之研究投入大量的人力與資源，並成立安全評議機構（表2），其中與半導體及FPD產業直接相關的為國際半導體協會SEMI。這些機構不但研發各種安全相關技術達到降低危害發生機率、確保人員之生命與工作安全，更積極從事法規之制定，以作為安全的依據。因此，機器人在歐美各大國早已被列為危險機器，且訂出明確之規範，歐盟有EN標準、美國國家標準ANSI、西德VDI、日本JIS以及國際標準組織ISO等（表3）。
其中歐盟EN 775（Manipulating industrial robots - Safety）、ISO 10218-1（Robots for industrial environments - safety requirements - part1 :Robot）、ANSI/RIA R15.06（for Industrial Robots and Robot systems - safety Requirements）標準，經常被列入機器人安全設計時之重要參考指標，這些標準也隨著產業技術的更新與發展適時進行修訂，如ISO 10218:1992於2006年正式改版為ISO 10218-1:2006。在半導體SEMI標準中有多處也引用這些標準要求。
反觀國內CNS國家標準則沿用內政部於民國76年頒佈工業用機器人危害預防標準。雖有相關規定，卻未跟上科技的腳步進行更新，並缺乏對於機器人安全設計及認證程序與規範之強制性要求。因此，無法提供正確之防護方法，使用者未受到法令直接保護而暴露於危險環境中。
表2 國內外安全評議機構
國家或組織
安全評議機構
我國
勞工安全衛生研究所（IOSH）
美國
OSHA、UL等機構
日本
JISHA及產業安全研究所
歐盟
CEN（European Committee for Standards，歐洲標準委員會）
法國
INRS（National Research and Safety Arbeitssicherheit）
德國
BIA（Berntsgenossen-schahelicks Intsitute far Arbeitssicherheit）
英國
HSE（Health and Safety Exeutive）
國際半導
體組織
國際半導體協會SEMI（Semiconductor Equipment and Materials International）
資料來源：筆者自行整理
表3 各國機器人安全之國家標準
國家或組織
機器人安全標準
歐盟
EN 775
國際標準組織
ISO 10218-1
美國國家標準
ANSI/RIA（分類號 R15.06）
日本
JIS（分類號 B8433）
西德
VDI-2853
資料來源：筆者自行整理
三、國際半導體協會（SEMI）對機器人安全要求之相關標準
半導體設備主要於無塵室中與一般設備使用環境有所差異，因此國際半導體協會（SEMI）針對半導體設備訂定一系列設備安全標準（表4），SEMI S2（Environmental, Health, and Safety Guideline for Semiconductor Manufacturing Equipment）目前廣泛運用於半導體設備已成為正式之條文。但半導體與FPD在某些製程上雖有部份相似，卻存在許多不同特性之生產設備，故半導體協會特別擬訂FPD安全標準草案SEMI Draft Document #3814（Environmental, Health, and Safety Guideline for FPD Manufacturing System）未來將提供給FPD產業設備使用。在這兩份標準中，半導體協會（SEMI）將機器人歸納在AMHS（Automated Material Handling System）設備系統，並同時在第20個章節，描述相關機器人的安全要求。此外，另擬訂SEMI Draft Document #3560安全標準草案，規範半導體機器人之安全。但草案部份目前仍未成為正式條文，所以只供業界參考。
表4 SEMI訂定之設備安全標準與機器人安全相關之章節對應
標準代號
標準名稱
章節
SEMI S2
ENVIRONMENTAL, HEALTH, AND SAFETY GUIDELINE FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT
半導體生產設備之環境、健康和安全指南
20. Automated Material Handlers
SEMI Draft Document #3814
ENVIRONMENTAL, HEALTH, AND SAFETY GUIDELINE FOR FPD MANUFACTURING SYSTEM
FPD生產系統之環境、健康和安全指南
20. AMHS in the FPDMS
（AMHS －Automated Material Handling System）
SEMI Draft Document #3560
Safety Guideline for Robots and Load Ports Intended for Use in Semiconductor Manufacturing Equipment
半導體生產設備之機器人與Load Ports安全指南
資料來源：筆者自行整理
四、國內FPD機器人安全現況
由於工安事件不斷發生，目前國內面板大廠逐漸重視設備安全，並自行訂定設備安全規範，強列要求設備製造商從機台設計階段就必須納入考量，符合各項安全設計，甚至有些面板廠將安全列入最後是否能夠完成設備驗收之項目，因為安全的設備不僅減少人員傷亡，也帶來更高的生產效率。
目前7.5代廠之玻璃尺寸為19502250（mm），可想而知，搬運此玻璃基板的機器人需要更大的機械運行空間及能量，故各面板廠制定之設備安全規範中也包含機器人安全，並列為重點項目。
雖然國際半導體協會（SEMI）針對半導體設備有SEMI S2（半導體製造設備的環境、健康及安全指南）與FPD安全標準草案SEMI Draft Document #3814標準，但其中對於機器人之安全要求並不足夠。另外特別為半導體機器人與Load Ports安全擬訂之SEMI Draft Document #3560草案，內容以半導體為主軸，規範晶圓搬運機器人（wafer-handling robot）與取放晶圓盒（Cassette）之取放機構（load ports that interface with FOUP）安全設計，實際上與FPD產業機器人仍有許多差異並無法直接套用。
因此目前國內面板大廠，自行訂定機器人安全規範，內容仍以歐盟EN 775、ISO 10218 -1、ANSI/RIA R15.06為機器人設計時需符合之基本要求，部份擷取SEMI S2、SEMI Draft Document #3814、SEMI Draft Document #3560之標準。
電氣安全部份，目前大多要求完成SEMI S9半導體生產設備之電氣安全測試（SAFETY GUIDELINE FOR ELECTRICAL DESIGN VERIFICATION TESTS FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT），但目前SEMI S9已併入SEMI S22（SAFETY GUIDELINE FOR THE ELECTRICAL DESIGN OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT）條文內容中，此測試可彌補無法直接觀察之電氣危險。
五、總結
國內積極推動FPD設備國產化，現階段國產化設備又以輸送、搬運系統占大多數，此類設備都有機器人，設備製造商應注意是否符合相關機器人國際安全標準，因應這些要求，最佳方式應於研發設計階段就先導入機器人安全設計概念，減少未來研發完成後或產品生產後才發現許多安全問題無法符合國際標準，必須修改設計，造成更多的成本支出與資源浪費。所以，正確的設計與研發成本的降低，可藉由安全標準的導入而改善，對未來產業發展應有極大的助益。
目前在FPD產業中並無FPD機器人專用標準，各大面板廠參考各種標準，制訂出機器人規範，因此各家面板廠提出之安全要求仍有差異，設備商為符合各面板廠要求，必須做不同之安全設計造成困擾。未來在FPD產業機器人應加速共通標準的建立。
由上述可知，現代化工作場所中，機器人系統較為複雜，良好之安全設計是刻不容緩的課題，國內自76年頒佈工業用機器人危害預防標準後，並無修訂或新標準產生，有賴國內業者與政府單位共同解決，建構一機器人安全平台，訂出符合國內FPD產業機器人規範，提供設備商正確設計機器人之依據，降低因FPD機器人造成之傷亡，提昇液晶面板產業機器人安全水準。
資料出處 精密機械研究發展中心 李益昇
摘至:機器人世界情報網
近年來平面顯示器（Flat Panel Display）產業為台灣主要的發展工業，面板尺寸不斷放大，發展至今有6代、7.5代甚至更大尺寸。目前技術大多仰賴國外引進，設備製造亦由不同國家製造或本土廠商製造，故安全規範及標準不一。加上FPD生產設備具有大型化、高速化、自動化等特性，複雜的生產設備存在各種型態且可能造成嚴重傷害的危險源，尤其許多製程必需仰賴機器人擔任傳送工作。無塵室中一旦發生設備安全問題，可能造成人員傷亡或自動化生產線立即停止等情況，除了人員暴露於機械危害源的風險與威脅，生產線停工造成之損失更無法估計。因應產業需求，傳輸產品的機械人需要更大的力量、速度與能量，相關之安全防護更顯重要。
一、機器人安全
由於機器人發展快速，一般人對於機器人往往只注意是否達到功能，忽略相關設計是否符合安全要求或欠缺這方面的資訊，使得國內平面顯示器（Flat Panel Display）產業機器人安全並未確實的落實施行。
人類發明機械人取代從事各項工作。其操作方法與能量大小都應受到適當控制。因為，危害的發生通常來自不當的能量。無法保證高科技的設備不會故障，操作人員不會犯錯。機械愈精密，危險和故障的程度就越複雜，由此可知，安全必須積極創造，最佳方法應在開發機器人階段就將「本質安全」納入設計。
1）機械人造成的危害
追溯國外先進國家的歷史記錄中，曾發生多起工業用機器人導致傷亡之案例（表1），這些事件成為後續發展機器人安全重要之參考。
表1 國外機器人導致傷亡之案例
國家
發生時間與狀況
瑞典
在1976至1983年間調查研究發現，36件意外事件中，16件發生於操作機器人時，13件則發生於維修教導（teaching）時。
美國
在1984年發生第一件死亡案例，一位已有15年工作經驗的鑄造工人遭機器人撞擊致死。1986年發生第二件死亡意外，一位操作員進入機器人之工作區域，遭機器人撞擊胸部致死。兩者共通之處皆為操作員進入運行中的機器人工作區域而導致意外發生。
日本
在1978年，有一操作員被機械手臂從背部夾死，同年發生操作員因機械人動作異常，進入其運作範圍內維修，腰部被機械臂打傷造成失能傷害。
資料來源：張銘坤，工廠自動化安全系統分析研究
國內近年來在電子產業或FPD產業也常發生機械人職災案例，簡述如下：
1. 因維修時未提供安全治具導致死亡
國內某FPD大廠，曾發生維修人員於機器人手臂下方更換零件，此時機器人由於自身重力瞬間延Z軸方向下滑撞擊維修人員，頭蓋骨破裂散落一地，當場身亡。
2. 機械人作業區安全裝置不足導致死亡
國內某FPD廠，曾發生機械人壓傷工程師的慘痛事件，事件發生當時設備正進行運轉，但維修工程師欲清理破片又不想停機影響產能而開門將上半身伸進機台，此時機械人瞬間昇起，將上半身壓擠在門邊而氣絕身亡，可見機械人的傷害是快速而嚴重的。
這些案例中如果有適當的安全設計，機器人正常作業時，作業員或維修人員就不會進入工作區域內，避免意外發生。
（2）機械人造成傷害之原因
由機械人傷害原因分類圖（圖1）可知，機械人引起的危害與機械人不當之設計、操作、工廠佈置及作業人員安全管理等有關。而機械人本身的設計、動作的可靠度、防護與佈置、警告標示及信號、控制人員的訓練與熟悉程度、人員對機械人安全觀念的認知，都可能引起機械人的危害。
雖然機器人取代作業員，能夠避免直接暴露於危險或有害的工作環境，對工業意外事故的防止貢獻頗大，但機器人獨特的設計、安裝及操作方式，也產生新的安全問題，是當前所要探討及解決的要務。
圖1 機械人傷害原因分類圖
資料來源：半導體業安全衛生實務指南，經濟部工業局
二、國際上對機器人安全要求之相關標準
長久以來，歐、美等先進國家對於安全技術之研究投入大量的人力與資源，並成立安全評議機構（表2），其中與半導體及FPD產業直接相關的為國際半導體協會SEMI。這些機構不但研發各種安全相關技術達到降低危害發生機率、確保人員之生命與工作安全，更積極從事法規之制定，以作為安全的依據。因此，機器人在歐美各大國早已被列為危險機器，且訂出明確之規範，歐盟有EN標準、美國國家標準ANSI、西德VDI、日本JIS以及國際標準組織ISO等（表3）。
其中歐盟EN 775（Manipulating industrial robots - Safety）、ISO 10218-1（Robots for industrial environments - safety requirements - part1 :Robot）、ANSI/RIA R15.06（for Industrial Robots and Robot systems - safety Requirements）標準，經常被列入機器人安全設計時之重要參考指標，這些標準也隨著產業技術的更新與發展適時進行修訂，如ISO 10218:1992於2006年正式改版為ISO 10218-1:2006。在半導體SEMI標準中有多處也引用這些標準要求。
反觀國內CNS國家標準則沿用內政部於民國76年頒佈工業用機器人危害預防標準。雖有相關規定，卻未跟上科技的腳步進行更新，並缺乏對於機器人安全設計及認證程序與規範之強制性要求。因此，無法提供正確之防護方法，使用者未受到法令直接保護而暴露於危險環境中。
表2 國內外安全評議機構
國家或組織
安全評議機構
我國
勞工安全衛生研究所（IOSH）
美國
OSHA、UL等機構
日本
JISHA及產業安全研究所
歐盟
CEN（European Committee for Standards，歐洲標準委員會）
法國
INRS（National Research and Safety Arbeitssicherheit）
德國
BIA（Berntsgenossen-schahelicks Intsitute far Arbeitssicherheit）
英國
HSE（Health and Safety Exeutive）
國際半導
體組織
國際半導體協會SEMI（Semiconductor Equipment and Materials International）
資料來源：筆者自行整理
表3 各國機器人安全之國家標準
國家或組織
機器人安全標準
歐盟
EN 775
國際標準組織
ISO 10218-1
美國國家標準
ANSI/RIA（分類號 R15.06）
日本
JIS（分類號 B8433）
西德
VDI-2853
資料來源：筆者自行整理
三、國際半導體協會（SEMI）對機器人安全要求之相關標準
半導體設備主要於無塵室中與一般設備使用環境有所差異，因此國際半導體協會（SEMI）針對半導體設備訂定一系列設備安全標準（表4），SEMI S2（Environmental, Health, and Safety Guideline for Semiconductor Manufacturing Equipment）目前廣泛運用於半導體設備已成為正式之條文。但半導體與FPD在某些製程上雖有部份相似，卻存在許多不同特性之生產設備，故半導體協會特別擬訂FPD安全標準草案SEMI Draft Document #3814（Environmental, Health, and Safety Guideline for FPD Manufacturing System）未來將提供給FPD產業設備使用。在這兩份標準中，半導體協會（SEMI）將機器人歸納在AMHS（Automated Material Handling System）設備系統，並同時在第20個章節，描述相關機器人的安全要求。此外，另擬訂SEMI Draft Document #3560安全標準草案，規範半導體機器人之安全。但草案部份目前仍未成為正式條文，所以只供業界參考。
表4 SEMI訂定之設備安全標準與機器人安全相關之章節對應
標準代號
標準名稱
章節
SEMI S2
ENVIRONMENTAL, HEALTH, AND SAFETY GUIDELINE FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT
半導體生產設備之環境、健康和安全指南
20. Automated Material Handlers
SEMI Draft Document #3814
ENVIRONMENTAL, HEALTH, AND SAFETY GUIDELINE FOR FPD MANUFACTURING SYSTEM
FPD生產系統之環境、健康和安全指南
20. AMHS in the FPDMS
（AMHS －Automated Material Handling System）
SEMI Draft Document #3560
Safety Guideline for Robots and Load Ports Intended for Use in Semiconductor Manufacturing Equipment
半導體生產設備之機器人與Load Ports安全指南
資料來源：筆者自行整理
四、國內FPD機器人安全現況
由於工安事件不斷發生，目前國內面板大廠逐漸重視設備安全，並自行訂定設備安全規範，強列要求設備製造商從機台設計階段就必須納入考量，符合各項安全設計，甚至有些面板廠將安全列入最後是否能夠完成設備驗收之項目，因為安全的設備不僅減少人員傷亡，也帶來更高的生產效率。
目前7.5代廠之玻璃尺寸為19502250（mm），可想而知，搬運此玻璃基板的機器人需要更大的機械運行空間及能量，故各面板廠制定之設備安全規範中也包含機器人安全，並列為重點項目。
雖然國際半導體協會（SEMI）針對半導體設備有SEMI S2（半導體製造設備的環境、健康及安全指南）與FPD安全標準草案SEMI Draft Document #3814標準，但其中對於機器人之安全要求並不足夠。另外特別為半導體機器人與Load Ports安全擬訂之SEMI Draft Document #3560草案，內容以半導體為主軸，規範晶圓搬運機器人（wafer-handling robot）與取放晶圓盒（Cassette）之取放機構（load ports that interface with FOUP
因此目前國內面板大廠，自行訂定機器人安全規範，內容仍以歐盟EN 775、ISO 10218 -1、ANSI/RIA R15.06為機器人設計時需符合之基本要求，部份擷取SEMI S2、SEMI Draft Document #3814、SEMI Draft Document #3560之標準。
電氣安全部份，目前大多要求完成SEMI S9半導體生產設備之電氣安全測試（SAFETY GUIDELINE FOR ELECTRICAL DESIGN VERIFICATION TESTS FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT），但目前SEMI S9已併入SEMI S22（SAFETY GUIDELINE FOR THE ELECTRICAL DESIGN OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT）條文內容中，此測試可彌補無法直接觀察之電氣危險。
五、總結
國內積極推動FPD設備國產化，現階段國產化設備又以輸送、搬運系統占大多數，此類設備都有機器人，設備製造商應注意是否符合相關機器人國際安全標準，因應這些要求，最佳方式應於研發設計階段就先導入機器人安全設計概念，減少未來研發完成後或產品生產後才發現許多安全問題無法符合國際標準，必須修改設計，造成更多的成本支出與資源浪費。所以，正確的設計與研發成本的降低，可藉由安全標準的導入而改善，對未來產業發展應有極大的助益。
目前在FPD產業中並無FPD機器人專用標準，各大面板廠參考各種標準，制訂出機器人規範，因此各家面板廠提出之安全要求仍有差異，設備商為符合各面板廠要求，必須做不同之安全設計造成困擾。未來在FPD產業機器人應加速共通標準的建立。
由上述可知，現代化工作場所中，機器人系統較為複雜，良好之安全設計是刻不容緩的課題，國內自76年頒佈工業用機器人危害預防標準後，並無修訂或新標準產生，有賴國內業者與政府單位共同解決，建構一機器人安全平台，訂出符合國內FPD產業機器人規範，提供設備商正確設計機器人之依據，降低因FPD機器人造成之傷亡，提昇液晶面板產業機器人安全水準。
資料出處 精密機械研究發展中心 李益昇
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