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秋刀魚漁業面臨的挑戰

臺灣遠洋漁業以外銷為主,年產值超過新臺幣 400 億元,為公海重要漁業國家,其中遠洋秋刀魚漁業規模更是名列前茅。秋刀魚漁船作業時,為維持漁獲新鮮度,需要大批人力在短時間內處理大量漁獲,通常會僱用 40 至 50 名船員進行漁獲分級、排整及裝箱作業。

近年來臺灣漁民勞力嚴重短缺,遠洋漁業勞動力多仰賴外籍船員,又因為分級標準因人而異,且國際漁業管理組織近年已通過秋刀魚配額限制措施,減少成本提高獲利是首要之務。

圖片-棒受網收網與吸魚作業

.棒受網收網與吸魚作業

圖片-魚水分離器

.魚水分離器

圖片-吸魚機終端出口至甲板

.吸魚機終端出口至甲板

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競爭力就從這裡開始

秋刀魚漁船一網次最多約可捕撈約 20 公噸的漁獲(2000 箱),傳統作業需要 20 餘名人力進行人工選別,並需花 8 小時(處理速度約 2.5 噸/小時)進行裝箱及冷藏,需要大量的人力與作業時間,人員工作壓力與負荷相當大。因此漁業署著手投入「魚體自動化選別技術」、「魚體自動排整技術」與「漁貨裝箱輔助技術」等,研發分級排整自動化,由機器辨識秋刀魚魚體大小,依規格自動排列,期望成為漁民省時省力的好幫手。

影片:魚體自動化選別、排整與搬運系統開發

研發大事記

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    106年-魚體自動化選別系統開發

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    107年-魚體自動排整系統開發

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    108年-魚體裝箱輔助系統開發

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    109年-排整及裝箱輔助系統優化設計

106年-魚體自動化選別系統開發

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選別系統機構設計

目前秋刀魚漁船並無專屬的船上自動選別、排整與裝箱輔助系統,研發團隊與船長討論後,了解實際捕撈作業的需求,針對漁船大小設計出「雙層漸開式滾子機構」及「單層加長漸開式滾子機構」的設計方案。

圖片-雙層及單層加長式漸開式滾子機構

.雙層及單層加長式漸開式滾子機構

圖片-雙層及單層加長式漸開式滾子機構

.雙層及單層加長式漸開式滾子機構

圖片-原始選別機支撐架結構分析-變形圖

.原始選別機支撐架結構分析-變形圖

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魚體選別系統運轉測試

吸魚機將捕獲的秋刀魚及海水吸進來後併送到選別機的前端,除可將魚體和海水初步分離之外,同時進行魚體選別的分選測試。

圖片-自動選別機的設計圖

.自動選別機的設計圖

圖片-自動選別機海上測試情況

.自動選別機海上測試情況

107年-魚體自動排整系統開發

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魚體特徵分析

因秋刀魚前半部重量占比較大,所以將此作為設計理念,規劃一整排的測試機構,當魚體滑落的時候,受到錐形物的阻擋,讓魚體重心偏向前半部翻轉朝下滑落,以利排整。

市售尺寸秋刀魚之比較

項目 / 尺寸 秋刀魚(小) 秋刀魚(中) 秋刀魚(大)
魚身重量 93g 115g 125g
魚身總長 265mm 280mm 290mm
魚頭重量 51g 60g 64g
魚尾重量 42g 55g 61g
前半部重量比例 55% 52% 51%
圖片-魚體撞擊凸起物而翻轉情形

.魚體撞擊凸起物而翻轉情形

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排整系統機構設計

本設計將漁獲直接分級後排整,配合選別機的選別速度,設計及調整排整機的產能約 2 至 5 公噸 / 小時,當漁獲量增多時,將由上方選別機進行流量控制,避免大量的漁獲在同一個時間進入排整機構,造成排整作業與船艙空間壅塞。

圖片-自動排整系統實體圖

.自動排整系統實體圖

圖片-自動化選別系統與自動排整系統

.自動化選別系統與自動排整系統

108年-魚體裝箱輔助系統開發

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裝箱輔助系統機構設計

排整系統在海上進行實測,因效果未達預期效益,研發團隊採用視覺結合撥片的方式進行改善,新型排整裝箱機構不會因為船體角度傾斜而影響排整效果。魚體裝箱裝置則採用模組化履帶輸送式,該設計使在船艙安裝系統及調動作業動線時可以更有彈性。此裝置可以協助船員在裝箱時,直接將排整好的魚體置入箱中,藉此減少魚體裝箱作業的時間與人力成本,有效提升漁獲新鮮度。

圖片-自動裝箱輔助系統

.自動裝箱輔助系統

圖片-上平台輸送帶及其配置原理圖

.上平台輸送帶及其配置原理圖

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裝箱輔助系統機構設計變更

變更轉盤運送機、水平輸送機、龍門架、分向漏斗及無動力滾輪台等重要零件,改採標準工業用市購品以利未來維修。新的設計使魚體經由轉盤旋轉帶動魚體往水平式輸送帶前進,並藉由可調式擋板將魚體排整齊後執行頭尾辨識,辨識完畢再由馬達撥片進行左右兩側的引導,將魚頭魚尾同方向之魚體分類後進行裝箱。

圖片-魚體裝箱輔助系統設計圖

.魚體裝箱輔助系統設計圖

圖片-轉盤輸送機

.轉盤輸送機

109年-排整及裝箱輔助系統優化設計

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排整及裝箱輔助系統優化Ⅰ

為提升漁獲處理效率,增設魚隻減緩箱及多塊分流版,改善大量堆疊情形,使魚逐隻進入辨識區域,讓漁獲分量掉落至圓盤上,使後續排整更加順利。

圖片-魚隻減緩箱

.魚隻減緩箱

圖片-漁獲大量情況

.漁獲大量情況

圖片-增設雙分流板

.增設雙分流板

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排整及裝箱輔助系統優化Ⅱ

輸送帶運作時,偶爾會因魚隻間過於密集,導致辨識錯誤,爱增設圓弧整流板,將直立輸送帶的皮帶更改為新型皮帶,藉由軟性橡膠的凸塊讓魚隻可以個別被送出圓盤,減少魚隻間緊貼的狀況產生,提高 CCD (感光耦合元件) 辨識成效。

圖片-圓弧整流板

.圓弧整流板

圖片-新型皮帶

.新型皮帶

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裝箱輔助系統運轉流程

此系統是將秋刀魚的魚頭魚尾進行分類與排整,透過攝影機辨識秋刀魚的頭尾後,將同方向、同大小的秋刀魚導入裝箱區域,由船員進行裝箱作業。若成功將此方式應用在漁船上,估計每船可大幅減少 10 至 15 名人力。

圖片-流程1. 裝箱輔助系統

.流程1. 裝箱輔助系統

圖片-流程2. 漁獲進入圓盤情形

.流程2. 漁獲進入圓盤情形

圖片-流程3. 經圓弧整流板分隔魚隻

.流程3. 經圓弧整流板分隔魚隻

圖片-流程4. 進入辨識區域中的魚隻

.流程4. 進入辨識區域中的魚隻

圖片-流程5. 利用CCD(感光耦合元件)辨識狀況

.流程5. 利用CCD(感光耦合元件)辨識狀況

圖片-流程6. 魚隻裝箱完成

.流程6. 魚隻裝箱完成

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漁獲資訊記錄系統

垂直輸送帶將魚隻送入辨識區域,利用 CCD(感光耦合元件) 感測器來進行魚頭以及魚尾特徵的捕捉,並進行魚隻計數,再將計數資料傳送至人機介面中,由操作人員選定漁獲海域等資訊後,在排整過程中,自動計量並分配箱數,裝箱完成後由系統輸出漁獲資訊及網站 QR code,以建立產銷履歷。排整裝箱作業後,系統會彙整各級漁獲數、裝箱數,將漁獲資訊輸出為 excel 檔案以供後續管理應用。

圖片-魚體特徵捕捉並計數

.魚體特徵捕捉並計數

圖片-漁獲資訊人機介面

.漁獲資訊人機介面

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漁船設置選別機規劃

秋刀魚漁船滿載漁獲時,船舯及舷側重量將大幅增加,因此選別機配合吸魚機,安裝於船舯段偏前,不影響整體船體配置的平衡,並避免因海洋環境外力作用下之船體運動造成魚體選別作業的困難。

圖片-改良岸基式秋刀魚選別機安裝規劃(紅色圖塊為自動分選機)

.改良岸基式秋刀魚選別機安裝規劃(紅色圖塊為自動分選機)

圖片-自動選別系統安裝於漁船甲板之照片

.自動選別系統安裝於漁船甲板之照片

研究成果

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省工

以中型(3 號)秋刀魚進行排整與裝箱輔助系統測試,目前自動化整合系統之人員配置至少需要 5 位船員來進行操作,與原先需 20 位船員進行相同作業比較,可減少 15 人,已達節省人力的效果。以目前合作測試漁船為例,109 年已減少僱用 5 名船員,共節省人力成本 USD15,000元(USD 600 元 / 人月 x5 人 x5 月)(109 年海上作業 5 個月)。

.影片:排整與裝箱輔助系統 節省人力

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省時

分級作業上,一小時可處理 5 噸的秋刀魚,體長誤差可從 2.8 公分縮小到 1.8 公分,而體寬誤差也可從 0.4 公分減為 0.3 公分,並且體長體寬標準差較人工選別減少 60%。排整系統上,一小時可處理 0.5 噸的秋刀魚,目前判別速度大約是一秒鐘一尾,準確率高達 99% 以上。自動化分級排整系統可大幅降低對外籍漁工的依賴,降低總雇工成本之外,並可減少人員碰觸魚體的機會,有效提高漁貨的衛生與新鮮度。

.影片:排整與裝箱輔助系統 達到節省工時

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專利

    • 110 年-自動化整理魚體裝置(若對專利有興趣,請洽:國立雲林科技大學-機械工程系 張祥傑 老師)。
圖片-專利公報:中華民國發明專利 I730507-自動化整理魚體裝置

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技術移轉

108 年-自動化整理魚體(若對專利有興趣,請洽:國立雲林科技大學-機械工程系 張祥傑 老師)。

圖片-自動化整理魚體裝置相關設備-1

.自動化整理魚體裝置相關設備-1

圖片-自動化整理魚體裝置相關設備-2

.自動化整理魚體裝置相關設備-2

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學術論文

論文 作者 發表年(西元)
海洋漁業智能規劃魚體自動化選別排整裝箱,中國機械工程學會第36屆全國學術研討會 張祥傑
林育至
張晁溥
劉冠賢
2019
魚體自動化選別、排整與搬運系統開發,力學會議 張祥傑 2018

魷秋刀漁業管理大事紀

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    106 年 1 月 20 日

    為使我國遠洋魷釣漁船作業能遵循國際漁業組織之規範,依據我國參與之「南太平洋區域性漁業管理組織」(SPRFMO)及「北太平洋漁業委員會」(NPFC)通過之養護管理措施,訂定「漁船從事魷釣漁撈作業管理辦法」及「漁船赴北太平洋從事秋刀魚漁撈作業管理辦法」。

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    107 年 1 月 30 日

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    為強化漁業管理、配合漁船實際作業需求、簡化行政程序及使法規內容更加明確等因素,修正「漁船從事魷釣漁撈作業管理辦法」及「漁船赴北太平洋從事秋刀魚漁撈作業管理辦法」。

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    108 年 5 月 22 日

    為強化漁業管理,修正「漁船從事魷釣漁撈作業管理辦法」及「漁船赴北太平洋從事秋刀魚漁撈作業管理辦法」,明定漁撈漁船應以電子回報漁獲資料,並提高對海上轉載之監控。

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    109 年 4 月 10 日

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    配合「北太平洋漁業委員會」(NPFC)通過秋刀魚養護管理措施,實施秋刀魚漁獲限額管制,修正「漁船赴北太平洋從事秋刀魚漁撈作業管理辦法」,建立單船配額管控及配額分配機制。

研究團隊介紹

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研究人員

李子宜

國立高雄科技大學-造船及海洋工程系

人員照片
研究人員

張祥傑

國立雲林科技大學-機械工程系

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