百家思辨:工业机器人未来发展方向_9

2019-07-10 11:41

  中国正由制造业大国向智造强国迈进。国内机器人行业呈现高速发展态势,工业机器人市场接受度和成本控制正快速提高,工业机器人已在汽车、电子制造等领域得到了大量应用。

  4月19日,以工业机器人与机床制造业升级为主题的2015工业机器人高层论坛在京召开,同时也举办了中国机床工具工业协会工业机器人应用分会成立仪式。与会嘉宾认为,机床工具业涉足机器人产业具有独特的优势,智能机床与工业机器人之间的界限也很可能会越来越模糊,工业机器人产业的发展将助力机床工具等制造产业转型升级。 

  智能制造就是智慧服务(上银科技股份有限公司董事长卓永财)

  现在大家都说我们是制造大国,不是制造强国,但我认为,要成为制造强国,首先要改变的是对制造的认知。

  制造不是目的,是为了满足人类需求。因为要满足需求,所以制造就是一种服务,因此要不断创新,满足人类不断衍生出来的新需求,这就需要智能制造以及智慧服务。

  2011年在德国提出工业4.0概念,而中国也提出要实现中国制造2025。我们知道德国是制造业的强国,中国是制造业的大国。这意味着我们的制造业进入了一个新的时代。

  但德国已经完成了工业3.0,而中国工业化发展历史不长,大部分还没有自动化和数字化,尚处在工业2.0阶段,部分达到3.0水平,所以中国发展工业,要工业2.0、3.0和4.0齐头并进。

  这是基础的不同,但相同的一点是,两个战略都是为了迎接新一轮科技和产业革命的到来,着眼于以数字化和网络化为支持的智能化生产。

  从以人为主的制造到数字化驱动制造,这是一个很大的改变,对机床工具行业而言也是个很大的挑战。我认为,机器人将会在工业4.0里面担任很重要的角色,特别是随着人机协同时代的来临,每万名员工有百台机器人会很普遍。

  上银是中国台湾惟一从关键零组件起家,进军机器人研发的机床工具企业,但其却是在半导体设备里全球坐标机器人最大供应商,可以说在半导体设备里,上银机器人已经有非常成熟的应用。

  经过十多年的努力,继坐标型机器人之后,上银从2010年投入六轴机器人、晶圆机器人,进军医疗机器人领域,陆续与秀传医院开发内视镜扶持机器手臂、中国医药大学合作下肢复健机器人、慈济医院共同研发洗澡机器人,以及与成大研究手部复健机器人。其中医疗器材已通过ISO认证,将在两岸销售。

  我认为机器人要发展,需要面对三个挑战,首当其冲就是机器人如何跟控制器连接。一度机器人控制器技术都掌握在几家国外大公司手中,虽然这两年有所改变,但改变速度跟不上需求的进展,我觉得如何打开控制器局面是急需改变的问题。

  其次,由于制造是服务,而用户的需求是不同的,因此传感器如何通过云端,把他变成安全的制造业是要面对的问题。

  最后,怎么熟练将机器人应用于各工业领域也是一大挑战。

  最后说一句,未来不是由前瞻来创造,而是透过实质的行动。

  工业机器人走在风口浪尖上(南京埃斯顿机器人工程有限公司韩邦海)

  如今的制造业,正酝酿着一轮技术和市场的竞合,随之也涌现了一批新的概念,比如智能制造、智能生产等。这些概念不尽相同,但都是强调要将互联网技术应用到制造业,从而将传统制造升级到智能制造。

  在这一背景下,各国从自身出发,也都纷纷提出了各自的目标,并出台了相应的举措。而中国随着人口红利衰减和第三次工业革命带来的技术飞速进步,机器人正闪亮登场,加速进入各个领域。

  不过我国现在处于发展机器人的起步阶段,未来可能形成一个数万亿的大市场。

  来自国际机器人联盟的一项统计结果显示,2013年全世界平均每万人拥有62台工业机器人,这一数字在中国仅为30台,不足世界平均值的一半。而在工业发达国家,这一数字更是遥遥领先。因此,中国工业机器人密度存在较大提升空间,市场潜力巨大。

  从需求看,我国已经成为全球机器人最大的市场。据国际机器人联盟的统计,2013年产销机器人是3.1万台,增幅达到59%;2014年产销机器人5.6万台,增幅50%。到2014年中国机器人市场保有量是18.2万台,而到2017年要达到48.2万台,超过德国。

  为此,中国出台了一系列支持工业机器人发展的产业政策。比如2013年12月,工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,《意见》的目标是:开发满足用户需求的工业机器人系统集成技术、主机设计技术及关键零部件制造技术,突破一批核心技术和关键零部件,提升量大面广主流产品的可靠性和稳定性指标,在重要工业制造领域推进工业机器人的规模化示范应用。

  此外,各地区也都出台了机器换人的产业政策,据不完全统计,目前国内已有超过40多家的机器人产业园,还有些处于筹建之中,而参与机器人产业链制造的企业已达到4000家,现在的中国已经具有较大的工业机器人产能,机器人产业在国内已经被推到风头浪尖上。

  虽然我国机器人发展迅猛,但总体而言,无论从产业规模、技术研发能力还有高端产业应用,与国外相比还有很大的差距。2013年中国成为世界第一大机器人销售市场,但从市场份额来看,跨国公司在中国的市场份额超过75%,其中四大家族(发那科、ABB、库卡、安川)又占到其70%。以关节机器人为例,2013年所有的加在一起还不如一家国外的企业。

  从应用来看,国产机器人在汽车整车厂几乎没有应用,最多就用在汽车零部件制造上,从技术来看,中国机器人发展还是近期的事情。但最关键的是,国内客户对国产机器人的信任度不够。

  不过一个奇怪的现状是,国内客户应用国外机器人一般都是从事简单的工作,而有复杂工序的工作,他们就找国内机器人制造企业来解决。这就是国内机器人承担的任务可能比国外机器人还复杂。

  在我看来,中国机器人市场非常庞大,需求的多样化也非常明显,因此国内机器人制造企业不妨关注细分市场,用自己的服务优势和产品性价比优势来服务客户,提升客户的信任度才能为未来的发展打下一片空间。

  改变才刚刚开始(柯马中国区副总裁兼机器人事业部总经理 贺万民)

  首先,我要向大家介绍一下柯马。柯马是一家隶属于菲亚特集团的全球化企业,成立于1976年,总部位于意大利都灵。柯马为众多行业提供工业自动化系统和全面维护服务,从产品的研发到工业工艺自动化系统的实现,其业务范围主要包括:车身焊装、动力总成、工程设计、机器人和维修服务。目前柯马是汽车界最大的系统集成商。

  柯马于1997年正式进军中国市场,并于2002年成立了独资企业柯马(上海)汽车设备有限公司。柯马的机器人基地建在江苏昆山。本次展会柯马推出了新型Racer999,它的设计有效载荷为7千克,但在取放速度下,它的负载能力可达到10千克,其不仅是速度最快的机器人,而且带有仿真人体肌肉的有型机身,摆臂时可由腕部释放巨大动力。昆山工厂将于2016年完成标准工业机器人年生产能力3000台。

  柯马的机器人在很长一段时间内很少应用在一般的工厂,都是专门为客户定制的特殊应用机器人。我们从2012年到2014年在中国的增长平均达到36%,2014年我们的订单额达到3.24亿欧元,其中在汽车生产线上订单超过百条。

  但从2015年开始这种模式要改变,变得原因有两点,一是欧美经济所迫,二是中国经济这一轮的不确定影响,不过这种不确定性在我看来是乐观的不确定性。

  如何判断中国的机器人市场,我们经常提到新常态。我认为新常态背后有政府和资本市场两大推手,使得中国市场从基本建设投资转向创新性技术投资。

  2012年之前机器人应用都是在成熟市场,而在此之后,我突然发现与机器人相关的市场出现了一些新的提法和应用,这属于不成熟市场,比如3C等。

  刚才有人提到了四大家族,我认为那只代表过去几家企业在成熟市场占领的优势和地位,但面对3C、金属加工等新领域,所有的机器人企业都站在同一起跑线,这些新行业的机器人应用的兴起,将颠覆传统工业机器人技术,也会改变各自的排位。

  现在大家有一个共识,就是未来五年机器人增加的市场会大于过去20年的总和,那么突破的瓶颈并不单纯是技术,而是应用,包括与应用相关的技术人员和使用人员。

  不过虽然机器人需要技术,但技术本身还不是机器人,机器人是人们为着某种特殊的需要而制造出来的,它做的是我们不愿做或做不了的事情。从这个意义上说,机器人生产本身也属制造业,如果再细分,还包括制造商和集成商。柯马对此很有信心,而柯马也正在加速调整市场发展战略,逐渐将战略重点由汽车领域转移到一般工业领域,其中3C行业将作为未来的重点。

  机床与机器人可以联合开发市场(广州数控设备有限公司总经理助理 李伯基)

  我们公司最近提出要再造辉煌。为什么要再造呢?因为我们认为企业过去的辉煌是由机床销售来实现的,而再造辉煌的载体在机器人身上。

  首先与大家分享一组数据,从中可以看出机床行业应用机器人的关系。2013年中国数控机床的保有量大概在130万台,全世界是1300万台,占到十分之一左右。但是在中国机床行业应用多关节机器人的只有1200台,不到千分之一。机器人和机床有一个比率,与德国、日本、韩国相比,中国还有很大的差距。

  但无可否认,中国机器人应用近年来正迅猛发展。中国机器人应用迎来了一个新的时代。

  对于这些,我们也有自己的解读,我们认为对应德国4.0的智能工厂和智能生产,要重点研究智能化生产系统及过程,以追赶国际新技术革命发展步伐。

  由于机器人与高档数控机床的亲密关系,我们认为如果将高档数控机床和机器人合在一起,从原先的高端装备制造业总类别中分离出来,更容易实现重点支持和突破。这是因为数控机床和机器人在产品结构、工艺技术攻关等原理相同,可以在这个领域快速携手共进。

  为此,广州数控希望与机床行业共同倡导研究的课题,比如围绕精密数控机床机器人专题建立中长期战略合作伙伴关系,其中包括产业链互补、专用设备制造、单机生产线市场开拓等。

  还有面向机床行业自动化生产的工艺研究和示范应用,包括加工、抓过被、铲刮、焊接、喷漆。此外,联合研究解决机床用户应用机器人障碍性问题以及培育机床行业技术集成服务维保队伍等方面。

  2015年,广州数控承担20156国家重大专项《5000台具有完全自主知识产权的面向机床自动化生产的机器人开发及产业化工程》。以此为依托,公司希望与机床企业联合,围绕机器人本体零件和精密功能部件的生产制造,开发国产机器人专用加工设备,满足机器人生产企业需求,打破国外垄断。

  目前,广州数控已开发出减速器专用偏心外圆磨床,还有行星针轮专用复合磨床。

  我们认为,除了技术、制造上的合作外,机床企业还可以与机器人生产企业联合开拓市场销售新模式,带动机床产品的销售由卖单机向卖生产线、由卖设备到卖工程的方向发展,共同建立完整的数控机床市场销售新模式。

  我认为,目前各地政府纷纷出台鼓励支持机器人产业发展政策措施,这为机床与机器人的联合销售提供了良好契机。

  绿色生产操作简单化(上海发那科机器人有限公司常务副总经理 沈岗)

  作为全球最多样化的FA、机器人和智能机械的制造商,发那科的焊接、切割、涂胶、搬运及装配机器人已经广泛应用于汽车行业的各种工序中,并且已经成为汽车、电子、医药等行业自动化生产线上的关键设备。

  发那科集团研究所主管整个发那科系统操作软件、伺服软件和应用软件开发,我曾担任开发部的部长,大家都知道发那科是一个世界知名品牌,但或许不清楚其核心技术曾经由一个中国人主管。我从2014年1月开始负责中国市场的发那科机器人事业。

  发那科与柯马、广州数控一样也是从数控为基础,从数控发展到机器人领域的,公司现在机器人主要集中在智能机器人领域,产品品种有240种,负重范围从0.5~2.0kg。

  当开始机器人的研发时,发那科已经是数控系统行业的世界第一,占据了全球70%的市场份额。发那科机器人有一个特点,那就是伺服电机、控制部分、软件、驱动、传感器内部都是内部制造的,所以用户如果使用机器人设备出现故障,那我们不会有丝毫的推卸,这也是FANUC机器人最大的竞争优势。

  2014年发那科机器人全球累计销售36万台,稳居全球第一。其在中国市场也不例外,在中国发那科机器人安装数量总计超过3万台,而智能机器安装数量总计超过12万台,市场占有率第一。

  1992年,FANUC又开始智能机器人的研发,1997年出于大力开拓中国市场的考虑,与上海电气集团联合投资成立了上海发那科机器人有限公司。

  智能机器人有两大单元,一个视觉传感器和力矩传感器。发那科是全球唯一提供集成视觉系统的机器人企业,也是全球惟一一家由机器人做机器人的公司。

  我个人认为,如果机器人单独替代个人部分的工作,并没有最大实现机器人的价值。发那科很多的工厂,整个生产过程从零部件的检测到最终的成品测试都是通过先进的自动化系统操作的,并且这个系统是在严格的质量管理控制下运行的。

  发那科机器人智能生产工厂内部有1400多台机器人辅助加工设备,能实现自动化生产,并能做到720h无人化生产,工厂现场基本上无人,能做到月产3500台机器人的产出。

  发那科机器人产品发展方向,首先是节约能源,其次通过新技术的研发,保证人能便捷安全的使用。在使用能源最少的情况下取得最高的收益,也就是如何做到绿色生产,加大投入产出比。

  目前,发那科研发出一款产品,使用者只要在某一部位进行拍打,机器人感觉到力超过你设定范围,就会自动停止。这就说明,即便没有护栏,使用者也可以安心地在机器人周边工作。

  此外,针对目前机器人使用的日益普及,发那科也致力于机器人使用的简单化,我们开发出一种系统,操作者可以直接通过牵引机器人工作头,来实现机器人与加工件的定位。

  当然,发那科也需要降低自动化产品的成本。我相信随着自动化的不断普及,产品的批量生产,价格必定会逐渐降低。到那个时候,相信,中国的自动化市场会得到爆发性的增长。

  3C产业助推智能装备大发展(固高科技(深圳)有限公司副总经理 吕恕)

  固高科技创立于1999年,诞生总部位于香港科技大学,同年进入深圳成立固高科技(深圳)有限公司。从成立之初,我们倡导的理念就是要开发自主知识产权的运动控制核心技术,并帮助中国传统制造业提升核心竞争力,培养相应的应用技术人才。

  可以说,固高是业界第一家将技术开发与人才培养同步推进的企业,在发展过程中,我们已经与1000多所高校共建实验室和联合培养人才。

  固高三位创始人分别是机器人、微电子和数控领域的专家,由于这些背景,固高科技吸引了一批运动控制及机电一体化领域的科技精英,成功自主研发出基于PC的开放式运动控制器、嵌入式运动控制器、网络式运动控制器、计算机可编程自动化控制器产品与系统,填补了国内同行业的很多空白。不自谦地说,我们是首家将运动控制核心技术引入中国的企业,目前在这个领域也是国内第一品牌。

  公司的定位是专注于运动技术控制本身的研发,以及技术创新平台的企业,同时也重点为客户提供整体解决方案。

  传统机器人的运用领域在于汽车行业以及重装,但由于固高所处的地理位置,这就决定了我们必须定位差异化,因此我们首先瞄准的就是3C产业。

  由于全世界七成以上的电子产品都是中国制造,深圳占了其中很大一块。3C产业对机器人灵活性和精确度的要求更高,国际巨头们涉足也较少,深圳的机器人产业应聚焦于电子制造等3C领域。

  近年来,手机产业对制造产业推动产生了巨大的推动作用,过去一台单一品种的机床销量达到1万台就差不多了,可是在手机行业,仅仅一个客户对单一机型的采购就可能到3万台。可以说,针对手机领域的机床出现了爆发式增长,而我们固高的运动控制器也取得高速发展。

  但高速发展也引发了一系列的问题,比如对给苹果前端做加工的加工中心,对于可靠性、稳定性、一致性的要求日益严苛。而且对精益求精的需求也带来工序繁杂紧凑,一个手机后盖也许要50个工序,就需求进行工位整合。此外个性化,短周期的要求也很明显,一个订单有可能是上千套、上万套,这就要求承接企业必须在短时间内准备好产能,否则订单就完全泡汤,这对企业现金周转,资金链提出了很高的要求。

  新工艺也必然引入高风险。前段时间,GT申请破产保护,这家蓝宝石生产商选中一种新技术,并率先将其推出市场,并藉此获得竞争优势,但结构是苹果并没有大举应用这一产品。

  最后3C产业的个性化快速发展,需要与相连的各环节必须快速市场响应。比如需求工艺、信息、技术、资本的快速多重融合。

  综合来看,我认为,我国工业信息化的融合除了政策的导向外,还有来自真正客户需求拉动。

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