LabVIEW & PLC還未出師的小工程師部落格

延續上一篇文章，接著要說針式蔬菜穴盤播種機開發的第二階段。第一階段開發的針式播種機雖然在創新機構上獲得成功，但卻有3個重大的弱點：

第1就是播種速率太低，依照老闆的希望是希望播種速率能超過國外機種達到每小時150盤以上，但實際上同樣播種128格穴盤來比較速率比國外機種略慢，只有每小時115盤而已

第2是和現有周邊設備難以搭配，由於推動穴盤使用的是前後移動勾爪，在和前後周邊設備搭配操作時，穴盤進出播種機都免不了會震動，依穴盤的狀態還有可能把種子震掉

第3個在上一篇文章也有提到就是更換附件麻煩，多數農場使用的穴盤種類多達3到5種以上，更換附件麻煩的事實降低了購買意願

為此第二階段結構徹底重新設計，老闆除了不准移除打孔機構之外，其餘完全按照我提的建議設計。開發完成的播種機性能速率遠超過第一階段開發的機器。同時周邊設備同時也做了部分修改，確立播種機和周邊設備的電控系統搭配和操作流程，使操作人員精簡到只剩1人即可

PN-20型播種機設計圖

第二階段播種機改變最多的設計主要有4大項目：

1.電控部分：首次採用"人機觸控螢幕"，但老闆又為了成本問題，把所有周邊設備的控制開關全做到主電控箱上，以至於做出來的試作機控制箱上，除了"人機觸控螢幕"外還多了一堆開關。我是覺得那些開關全部整合到"人機觸控螢幕"內就可以了，PLC多那些接點數的價錢和一堆開關的價錢能差多少?不過老闆的意見最大。做出來的試作機電控箱我認為是敗筆有夠醜，照片如下

2.穴盤的輸送部分：使用了輸送帶，由於小型穴盤加上泥炭土重量仍偏輕，輸送帶採用有花紋的平皮帶增加推動穴盤的摩擦力；驅動的動力原本老闆又為了成本要使用普通馬達加編碼器，在我的堅持下才使用伺服馬達來驅動。後來在見識到伺服馬達的便利性之後(更換不同穴盤只需變更參數即可)，老闆也閉上嘴不再表示意見

3.附件模組化：主要附件的打孔樁、吸附管及種子導管模組化，換用別種穴盤時每個附件模組只需拆卸2支螺絲就可更換，加上前後移動打孔模組定位所需的時間，更換附件過程不會超過5分鐘。而在更換附件之後，也只需在人機觸控螢幕變更操作參數即可立即使用播種

4.吸附管模組的驅動機構：在開發當時所有的國外類似播種機器的吸附管都是前進吸種子後退播種，第一階段仿同樣原理開發的播種機廣義上來說也是類似的驅動機構

這樣的機構有幾個問題：一個是台灣當時有農民使用格子交錯的育苗穴盤，這種機構無法適用。另一個是吸附管後退播種時才有做功，前進吸種子是必要但沒有做功的動作；而針對這些問題所開發的是擁有2組吸附管的翻轉式驅動機構，當一邊在吸種子時，另一邊則是在播種，吸附管不管在哪邊都是有播種的作功狀態，理論上來說會比先前的機構快2倍以上。而2組吸附管的可以對應格子交錯的育苗穴盤分別訂製專用規格，解決格子交錯的育苗穴盤的播種問題

吸附管翻轉式驅動機構的動作影片

第二階段的改良播種機理論上應該達到舊播種機的2倍效率，也就是每小時要播種230盤左右。但還是受到打孔機構影響，實際上速率只有約每小時180盤左右，因此推出時銷售量不如預期。這一狀況在紫X農場再度採購之後有了轉變，紫X農場的播種作業室羅列新舊共3台播種機起了比較示範作用，之後詢問度大增

在台X大學和桃X區農改場安排下，這台播種機在台大國際青年活動中心參展，當時李登輝總統有到現場參觀，照片登上了部分報紙媒體

在發表之後就有學校或是政府相關單位以產學合作或提出新計畫案或開觀摩會的方式掛名加入，第二階段開發的播種機持續銷售超過15年以上，出現的問題也最多：

1.學校或是政府相關單位利益均霑？在某年度報告時這台播種機有掛名合作的相關單位居然多達23個。半數以上完全沒有向廠商採購機器，這些所謂合作單位是否在觀摩會或其他事項有出錢出力？廠商根本上不清楚，但也因此沒有掛到名的單位和教授搞了一堆小動作

首先是某教授向農糧署檢舉掛名合作的相關單位圖利廠商，當時有在投標學校農機開發案的廠商就我服務的公司唯一一家，其他農機廠商根本不太會想去投標(原因後面再說)，因此查到最後不了了之。但教授和廠商也是雞犬不寧，搞出一堆書面報告資料來結案

接下來某教授扶持另一家廠商，仿國外機器做出了幾乎一樣的播種機來搶市場。而那教授也神通廣大，我開發的播種機定價54萬政府補助19萬，那家廠商的播種機定價38萬政府補助也是19萬，一時間跑了一些客戶。好東西不怕比較，一段時間後客戶又紛紛回籠；眼看很難搶攻市場那家廠商開始寄存證信函，指稱我公司侵犯他的專利，我公司請專利事務所一一反駁。真要說的話我開發這一型播種機比那家廠商早了4年以上只是老闆沒申請專利，到底是誰侵誰的權？存證信函之戰斷斷續續持續近6年才平息

2.售後維修服務之戰：敵對的那家廠商在南部，我服務的公司在北部，對於售後維修服務的風評就出現了差異；北部客戶批評敵對廠商不好，需要維修時都要拖很久才派人出差。而南部客戶則批評我公司不好，也是需要維修時都要拖很久才派人出差。在配電工作由外包給專業廠商改成由公司自己配電後，這一問題才獲得改善

外包的配電廠商我是很想抱怨一下：上一家外包廠商配電的機器從來沒有因配電問題維修過，只因某年使用的台灣感測元件(開X公司生產的同一批號全都有瑕疵)出包被老闆換掉；老闆找來的配電廠商三不五時就因配電問題需要維修(平均一個月3次)，後來就是不太想跑維修，當初簽約的金額已經包含利管費...等許多費用，維修跑太多趟以致不敷成本是你配電廠商的問題吧。最後是直接擺爛，說是大陸有大型的稻穀烘乾機配電案子要做，跑去大陸就不回來了，只有留下沒有鎖碼的PLC和人機螢幕程式

為了解讀配電廠商留下的PLC和人機螢幕程式，我利用晚上去電機補習班補習工業配電班、PLC初級和進階班以及人機螢幕和伺服馬達控制班，花了約一個月才徹底解讀程式；解讀後才發現他配電容易故障的原因，整個PLC程式近8千個指令，居然有5千多個是沒用的幽靈指令，故障原因是因為幽靈指令用到的接點在一些操作情況下會干擾到正常指令

完成PLC和人機螢幕程式解讀後，就報請老闆將整個電控系統重新配置。我將解讀資料交給廠長由他完成配電及PLC程式編寫，電控箱全面修改除了必要開關和指示燈外，其餘開關全部去除做到人機螢幕內

人機螢幕改用彩色機種，加上客戶要求的追加功能，重新配色編寫操作畫面排版和程式，分為我寫的基本功能畫面和廠長寫的追加功能畫面

基本功能畫面：由於大多實際播種機操作者平均年齡約在45到60歲之間，所以一些重要開關和數據設定畫面我使用對比強烈的顏色。其中最重要的是資料庫畫面，從外包廠商原先的8組擴充到12組，可以儲存12組不同育苗穴盤的設定資料。其次是設定頁畫面，可以設定配合的周邊設備數據

追加功能畫面：針對有購買積箱機的客戶追加的積箱機數據設定畫面。和少數客戶要求的多重播種設定畫面，針對發芽率低的種子在同一穴盤格重複播種多棵種子

在整個電控系統重新配置後，再也沒有因為程式出問題而需要維修，現在需要維修的大多是零件耗損的故障

3.不間斷的參展和觀摩會：有一段時間足跡遍及南北，廠商配合出差疲於奔命。也配合觀摩會在農場拍了不少影片

4.獲利不成比例：銷售初期的前幾年還是有賺點錢的，後來物價上漲使用的零件也跟著漲，但老闆怕影響銷售遲遲不調整售價；另外一個就是最多數的日製核心零件南北售價不同，而日商以基於包護代理商的理由，不准南部代理商賣給我公司，日商會察覺的原因是當時全台灣就只有我公司使用那些期貨零件。但北部的代理商開價和南部差太多，北部開價到6500元，南部只要4200元即可，偏偏有幾位客戶對這價差非常清楚還很會討價還價，在那幾位客戶的影響下老闆根本不太敢漲價。後來再一次改設計時，除了唯一的核心零件還是用日製外，其餘全改成類似規格的台製品；後來日商驚覺我公司所在的地區營業額快速下滑(看來受不了代理商售價的不只我這間公司)，因此特地派業務經理來拜訪所有客戶了解情況，但營業額已經回不去了

接著是對客戶開出幾種搭配的周邊配置，依金額及安裝場地微調售價(調漲1-2萬是調心酸的嗎?)

首先是半套的配置：只有最簡單的基本周邊，最少需要2人操作

再來是針對狹長作業場地的直線全套配置：需要2人操作，依操作情況也可1人操作

最後是寬廣作業場地的迴轉式全套配置：只需1人即可操作，但售價最高

5.最多樣化的變形用途：和滾筒式播種機一樣，在知名度提升後陸續有不同單位和農民提出奇怪的需求，原本是為了播種蔬菜開發的機器，到後來包山包海什麼都能種，從最小的菸葉、花卉種子到最大的苦瓜樹木種子都有

針對各個單位和農民的需求有細部修改，也因此衍生出幾種細部結構或設定略有不同的專用機：

a.只修改設定和配件：使用水稻育苗用的秧盤播種洋蔥，由於水稻育苗用的秧盤沒有格子，加上在範圍內要密集點播666顆種子，農民購買的國外機種無法使用。為這個需求開發了專用配件，由於播種密度高多少還是影響到播種速率

b.使用特殊針頭：由於菸葉種子和某些花卉種子過於細小，為此採購了所能買到最細的27號針頭。而苦瓜、西瓜和樹木...等超大型種子一般針頭完全吸不住，為此採購了獸醫用16～19號的大型不鏽鋼針頭改造使用。容易阻塞的花卉種子則使用自己開發的銅針來解決問題

另外有農民希望穴盤每格點播2～3顆種子，又希望能保有原本的播種速率，為此開發特殊吸附管，穴盤每格上有2～3個針頭

c.改變吸附管驅動機構，追加升降式種子導管：這是農民提出的需求，使用水稻育苗用的秧盤排放3片水耕用海綿來播種。為了能撐開水耕海綿上的切孔，開發了升降式種子導管，在每次播種時下降壓制水耕海綿。為了能確保種子不會被海綿彈開，在吸附管驅動機構上追加升降用氣壓缸，使吸附針頭能插入水耕海綿的切孔中

d.播種核心全面改造：已發芽的種子在不傷到種子及芽的播種需求下開發了名為"流體播種機"的機器

一開始桃X改良場和台X大學是希望能仿荷蘭機種的原理，但荷蘭機種使用的種子有包覆一種類似果凍狀的物質呈圓球狀，果凍狀的物質據說能促進生長及可浮在水上，這不屬於廠商機器開發的範圍；台X大學教授打包票說這個簡單，會請化學系幫忙分析果凍狀物質的成分及製作方法，但直到快結案前幾個月才說研究不出結果。最後是要求廠商看能否直接播種沒有包覆任何物質的發芽種子

對於種子完全浮不起來又要不傷到種子的播種需求，除了還是以水為為媒介外似乎沒有其他更好的方法。整個設計方向大轉變教授認為很簡單，實際上有很多技術問題要克服，要如何處理這些技術問題教授完全撤手不管

為了解決技術問題試做了一些測試機構，經過多次測試後才確定了動作機構的最後形式，又將測試成功的機構重加組合完成設計圖

"流體播種機"改變最多的是種子槽及吸附針驅動機構；種子槽從原本的震盪機構改成水槽，水槽底下有多條風管，啟動時由風管打入空氣形成氣泡，藉由氣泡擾動將種子帶到水面。而水槽設有一個注水孔及一個溢水孔，藉由不斷注入清水保持水槽中水面高度；為了配合加高的水槽，在吸附管驅動機構上加裝升降用氣壓缸

為了避免真空泵浦及氣壓元件吸到水，在靠近吸附管的管路串接自製的壓克力濾水槽，下方裝置電動排水閥，在濾水槽水位達到一定高度時自動排水

再來是確定機器的動作流程

完成的"流體播種機"以功能來說是沒有問題，但農民的接受度就差了點。最後淪為"論文報告用機"，僅此一台比其他變形用途的機器銷售量還差

第二階段播種機最後一次的改良是在和學術單位決關係決裂之後，因此完全是廠商獨自開發沒有其他資金注入

最後的改良主要是要提高播種效率，改變的只有硬體，程式完全沒有變動；改良的重點在於單邊使用雙吸附管，雙邊共4支吸附管

完成改良的播種機最高速率只達到每小時250盤左右，只有銷售幾部後就因為公司轉型停產

P.S 和學術單位關係決裂的主要原因和"產學合作條例"有關，而這一條例也是其他農機廠商不想去投標學校開發案的原因；以下部分條例敘述內容都是教授轉述，實際上詳細細節並不清楚

在扁政府時代搞出的這個條例內容一開始是廠商選擇要不要遵從，為了績效教授都會勸廠商選擇"要"，但幾乎所有廠商全部選擇"不要"。幾年後政府見成效不彰改成強制廠商遵從，若不遵從就列入參考黑名單，以後就很難再投標政府開發案，在資格審查那關大概就會被刷掉

所聽到的條例主要重點：

1.由教授設計公開由廠商投標製造的是屬於財物採購案。若是教授只有提出案子，而投標後從設計到完成全由廠商進行的，全改為產學合作案

2.產學合作案完成的機器設備要進行技術轉移，技術轉移分為"專屬"和"非專屬"，"專屬"技術轉移開發廠商為唯一人選，"非專屬"技術轉移開發廠商只享有第一順位

3.技術轉移金額據說是從產學合作案的開發時間和機器設備的最終售價精算出來，詳細計算公式大概只有教授知道，根據接手過的幾個案子，金額平均約為最終售價的10%左右

4.技術轉移後一年內廠商要完成商品機並銷售最少1台以上，廠商事先要繳交履約保證金。若一年內廠商沒有銷售出任何商品機，或是有重大違約行為，則沒收履約保證金。履約保證金的金額同樣是學校精算出來的，平均約為最終售價的5%左右；重大違約行為不僅沒收履約保證金，學校還可對廠商求償，視情況可由學校單方面終止技術轉移，並將廠商列入政府採購的黑名單

5.若廠商有在一年內推出商品機並銷售成功，每套機器設備廠商要繳交銷售紅利給學校或政府單位，紅利金額平均約為最終售價的5%左右

6.若廠商對技術內容有進行改良或因此衍生出新技術，廠商必須無償提供給學校使用(含技術轉移給其他廠商的權利)

看到以上條例主要內容有何感想，和幾個有參與投標廠商交換意見後，大家想法完全一致：

1.為什麼廠商自己開發出的技術還要透過技術轉移由廠商自己買回去！花錢買自己開發的技術？定這一條的人腦袋在想什麼？

2.若是案子被改成"非專屬"技術轉移，則廠商辛苦開發的技術等於有償提供給其他廠商使用，開發廠商還拿不到半毛錢；基於前述內容，我前公司那個笨老闆搞過2次"非專屬"技術轉移，繳交了技術轉移金卻拿不到技術。開發廠商沒有簽技術轉移合約拒絕交出技術資料，而學校方面完全沒有技術的相關內容資料可以提供，只有最後的報告資料和提供實體機器給接受技轉的廠商自己研究

3.廠商對技術內容進行改良或衍生出新技術為何要無償提供給學校使用賺錢？

4.沒有成功銷售商品機要沒收履約保證金，有成功銷售商品機則要收銷售紅利。銷售時的宣傳費用都是廠商自理，學校或政府完全不會幫忙，怎麼算學校或政府都是等著收錢，學校或政府只有在機器大受好評時才會出面開觀摩會沾光。產學合作案產生的利潤被政府用履約保證金和紅利的方式回收大半，對廠商有什麼好處？

5.重大違約行為由技術轉移單位主觀認定，廠商面對的是隨時可能被終止技術轉移的威脅。一旦被終止技術轉移廠商就無法使用自己開發的技術，若使用會被告侵權；事實上我的公司就有一件案子被單方面認定違規而終止技術轉移

綜合以上幾點，幾個主要廠商陸續退出產學合作案這個領域。後來幾年進行產學合作案的報告時，出現只剩我的公司一家的窘境。而在最後一個產學合作案和學校鬧翻後，我的公司也完全退出不再涉足