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机器人如何助力制造业向工业4.0演进

2017-06-06 11:35:31  业内资讯  作者:Chris  我要评论(0人参与)

近几年来,随着机器人产业与中国制造 2025 及工业 4.0 等战略方针进行了深度绑定,被提升为我国十三五规划战略的重要组成部分,也在一定程度上促进了机器人产业的快速繁荣。

在当 PCB/SMT 老兵遇到工业自动化,思考小微企业的柔性生产特色之路一文中提到中国的 OEM 企业普遍面临着生产柔性化升级的问题,而本文则结合李群自动化 CEO 石金博在深圳湾的演进,进一步聚焦工业机器人该如何助力这些企业进行自动化改造。

说到工业机器人的发展,就不得不提著名的机器人「四大家族」。下面就先来简单介绍一下机器人的发展史及工业机器人界的「四大霸主」:

机器人的诞生及四大家族

机器人的诞生及四大家族

上图是一张工业机器人发展简史图,工业机器人萌芽于上个世纪 40 - 50 年代的美国,却是起步于 60 - 70 年代的日本与德国。工业机器人自诞生之日起就是为汽车工业服务的,日本与德国从那时起就大力发展汽车制造业,这两个国家二战战败后又严重缺乏劳动力,于是大批机器自动化企业应运而生。

在世界工业机器人业界中,以瑞士的ABB、德国的KUKA、日本的 Fanuc 和安川电机最为著名,并称为工业机器人四大家族。其中除了 Fanuc 稍年轻,另外三家均是成立超过百年的工业品牌。

四大家族在今天的亚洲市场同样也是举足轻重,几乎垄断了机器人制造、焊接等自动化高阶领域。

 

中国市场世界第一却处境尴尬

我国工业机器人起步于 1972 年,其发展过程大致可分为三个阶段:

·1972 年— 1985年的萌芽期;

·1985 年— 2000年的技术研发期;

·2000年至今的产业化期。

在这个进程中,国产品牌的代表就是中科院沈阳自动化所孵化出的新松机器人自动化有限公司,名称来源于有「中国机器人之父」之称的老所长蒋新松。在一批有理想的科学家及企业家的努力下,目前我国已生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。

伺服电机、控制器、减速器等关键零部件

尽管需求越来越大,但反观国内机器人产业,竞争能力却远远落后于日本、美国、德国等发达国家。仅机器人“四大家族”就占有了国内50%的市场,中国近500家机器人企业市场份额之和还不到30%。即使在这30%的份额里面,中国企业在中高端的伺服电机、控制器、减速器等关键零部件上基本还得依赖进口。

一家「国」字头机器人企业的崛起

可喜的是,除了新松、广州数控、新时达、埃斯顿等一批已有技术沉淀的国产工业机器人品牌,也有一批新锐机器人公司迅速崛起。位于东莞的李群自动化就是其中之一。

李群自动化成立于 2011 年, 2013 年研发出其首台驱控一体并联机器人; 2014 年底入驻东莞松山湖国际机器人产业基地; 2016 年 4 月成功获得 B 轮数千万的融资,并开始投入六轴产品的研发。

「四大家族虽然强大,但漂洋过海来到中国难免会水土不服。」这是李群自动化 CEO 石金博上周做客深圳湾时的看法。在她看来,国产机器人虽然技术上属于落后趋势,却能够更好地理解与响应本土制造业的需求。

石金博今年还不到 35 岁,从香港科技大学博士毕业后一天班没上过就开始创业了。在上周深圳湾举办的「智造未来」主题活动中,石金博分享了自己创业初期时的想法,用她自己的话来说,就是:「博士毕业,不想回学校当老师,又想做一些对社会有意义的事,于是一冲动,一热血,就创业了。」

机器人如何助力制造业向工业4.0推进

当然,这个「冲动」绝不是毫无根据的,石金博父亲是位老航天,从小就成长在科研氛围十足的环境中。后来大学跟着老师做调研,认准了工业机器人方向是一个很大的发展机会,才成立了一家颇有特色的机器人企业的。

说李群有特色,主要源于其对产品的定位。目前国内其他的老牌机器人公司普遍有钢铁、机械、化工、汽车等深厚的重工业背景,因而生产的机器人集中于搬运、焊接、码垛、装配、注塑、冲压、喷漆等应用场景。

有着顶级高校实验室科研背景,李群自动化的主要产品则聚焦于研发轻量级机器人,3C、食品、医药等轻工业领域的精细化生产。这个定位也与珠三角电子产业发达有关,石金博认为目前在重工业领域尤其是汽车领域已经挤进了太多玩家,而电子、食品等轻工领域的机器人应用在将来会是一个很大的空白市场。

目前李群已经拥有Scara、Delta、六轴机器人产品,形成了「高品质机器人+开放性应用软件平台+个性化智能解决方案」的产品体系。在上周的演讲中,石金博也为我们分享了机器人技术在工业 4.0 大环境下该如何更好的助力制造业。

站在国际视野看中国机器人技术,任重而道远

国际视野下的机器人技术

石金博认为,机器人整体环境仍然是理想很丰满,现实很骨感的阶段。从国际视野来看,目前的成熟产品依然集中于工业机器人领域,例如已经获得广泛应用的大型六轴机器人、并联机器人、伺服电机技术等。而当下正被各路资本疯狂追逐的服务机器人、协作机器人,包括 VR 仿真与 3D 视觉产品,都有泡沫充斥的现象。

中国视野下的机器人技术

当然,从中国的角度来看,目前尚没有成熟的工业机器人产品出现,不过目前人工智能 、3 D视觉 、VR 仿真等高新技术百花齐放,倒是能带给人们很多新鲜感,能否有效的应用在工业过程中尚需实践验证。

机器人不是万能的,自动化存在误区与风险

自动化技术的误区与风险

在当 PCB/SMT 老兵遇到工业自动化,思考小微企业的柔性生产特色之路一文中也有指出,由于受到国家宏观政策的引导,导致很多传统企业盲目追求产业升级,刻意追求「机器换人」。然而中国制造的核心在于千千万万的代工企业,这些企业的生产有订单有品种多、批量小、交期快、个性多等特点,大量不成熟工业设备的涌入置换反而会降低他们生产的灵活性。

机器人不是万能的,自动化也会存在误区与风险。不是所有的企业都适合大规模自动化升级,如何通过引进机器人及先进的信息化管理平台,实现自动化的柔性生产,才是他们关心的问题。

因此,面临中国制造业的一些特殊情境,也对国产机器人提出了新的挑战。在 2016 年 3 月三部委联合发布的机器人产业发展规划( 2016 - 2020 )就提出要有「两个突破」与「三个提升」:即要从关键零部件和高端产品上实现突破,要提升机器人的可靠性与质量,要提升国产机器人企业的竞争能力,要提升国产市场的占有率。

根据石金博的理解,核心零部件可以在全球范围内采购,但是本体设计和工艺开发能力是无法购买的。国产企业需要不断提高高端产品的开发能力,确保在提供统一的产品生产以外,还要做到本土化定制服务。

汽车制造、电子工业、食品包装依然会是机器人应用的主战场,国产机器人需要从提高产品核心竞争力、积淀技术及经验、对技术的发展有长期规划等三个方面去努力。

装配部件信息,随时调用

如何能设计出有效的柔性化生产线,也是李群追求实现的一个目标。例如通过在生产线中加入 RFID(无限射频识别)技术,通过无线电讯号锁定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。如此实现同一产线同时生产不同种类、不同数量的产品订单,实现生产的多样化。

智能工厂愿景

上图是石金博认同的智能工厂愿景图,未来的工厂不会是固化的机械的,而应该是定制化(Customization)的。也不会只有工人与机械设备,更应该有一整套信息物理系统实现设备间的互联,甚至可以通过手机 、iPad 等电子设备对生产场景进行实时监控,实现整个生产工艺规范化、协同化。

站在前人的肩膀看远方,机器人是一个值得坚持的事业

「人们总是高估未来一年间可以做的事,而往往低估未来5~10年间可以做的事。」这是中国电信总工韦乐平的一句话,石金博深感赞同。自动化是一个需要时间来沉淀技术的领域,过去中国有人口优势,劳动力充足,同时也培育了一时挥之不去的山寨文化。浮躁的经济环境使得人们普遍关注对利益的追逐,很少有团队能静下心来一心做技术。

「但是我们应该为中国的制造业感到骄傲,因为中国有世界上独一无二的制造业生态。」石金博这样评价中国的制造业,在中国,小到一支牙签、一包干燥剂,都能产生巨大的商业机会。产业链优势使得中国制造快捷、便利,再小的产品也能卖到全世界。

在「新硬件?新制造」系列文章中,深圳湾通过走访的形式对一批智能制造领域的企业家进行了深入的访谈,也深刻体会到了他们对先进自动化技术的渴求。我们也希望中国能生产出更优秀的机器人产品,帮助更多的制造业企业寻找到正确的发展方向。

(声明:本文仅代表作者观点,不代表伊斯来福立场。)

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