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    員工風采
    工業機器人時代近在眼前 我國將成最大需求市場
    2013-06-09

    中國正處于產業轉型升級的關鍵時刻,越來越多的企業在生產制造過程中引入工業機器人,它將深遠影響中國制造的方方面面??陀^認識中國工業機器人應用的現狀和趨勢,比較中外工業機器人應用的發展異同,是剖析工業機器人對中國產業轉型

    2013年伊始,上海浦東

    隨著一只金黃色機械手臂的翻轉、回旋,在600攝氏度高溫下,三四斤重的銀白色金屬卷板,在青煙中被迅速抓取,放置到下一個工位,干脆利落。經過一道道流水線工序后,末端擺滿了成型的殼體。這是上海日立電器有限公司(下稱上海日立)鈑金工廠的殼體生產車間,20臺色彩奪目的機器人正在作業。每臺機器人在固定位置,可操作兩臺或多臺設備。在等離子焊接工位,幾名工人散布其間,或調整機器人設備,或抽樣檢測產品。

    自2007年引進機器人以來,上海日立,這個世界上最大的壓縮機生產商之一,已經擁有機器人近百臺,這也是中國家電行業中大規模應用工業機器人的起始。而將機器人引進制造業的念頭,源于此前上海日立管理層在參觀豐田公司時,發現后者的鈑金工廠“員工120名,其中工人10名,機器人110名”。一直以來全球的工業機器人在汽車行業使用最早也最多,多作業于焊接、沖壓和涂裝。但現在,機器人正在各行業內“大舉進攻”,從煙草、五糧液(24.85,0.36,1.47%)等貴重物品的搬運,到制磚、食品飲料行業,甚至飼料行業。

    國際機器人聯合會(IFR)最新數據顯示,2011年是工業機器人自1961年以來發展最成功的一年,同比增長38%,新增機器人達到16.6萬多臺,其中中國工業機器人的銷售量為2.2萬多臺,同比增長51%。

    工業機器人的技術水平決定了制造業生產的精度、準度與效率,其應用的深度與廣度已成為衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。然而細究制造業現狀,中國的制造業自動化之路并非暢途。

    直降成本

    勞動力成本顯然是工業機器人應用規模的決定因素。上海日立西區的殼體生產車間共有三條不同型號產品的殼體生產線:H1、H2、H3,其中H3殼體生產線有七臺機器人,這條生產線需完成卷板整形、等離子焊接、粗擴、精車、沖孔、拋光等十道工序。十道工序只配置4人。這4名工人需操作25臺設備,人均操作6臺。2007年前的作業場景則是11個工人操作17臺設備。

    工業機器人是一種模擬人手臂、手腕和手功能的機電一體化裝置,可對物體運動的位置、速度、加速度進行精確控制,從而完成某一工業生產的作業要求。上海日立的機器人自重560公斤左右,其重復定位精度可達0.07毫米-0.15毫米,手臂負載高達70公斤,能如蜜蜂般作業不停。上海日立目前每年產銷壓縮機1800萬臺。1993年引進日本技術建成生產線后,生產節拍由20余秒提高到1998年的10余秒,現在經自動化改造后,已提升至7.5秒。也就是說,一條生產線,每7.5秒即可出一臺產品。機器人的生產效率顯而易見。

    早在上世紀80年代,第一代工業機器人在發達國家汽車產業中的應用就達到一波高潮。汽車工業中,焊接是汽車零部件與車身制造中承上啟下的關鍵環節。1995年之際,盡管人力成本很便宜,上海的汽車廠即開始逐步引進機器人。當時汽車零部件尤其是底盤制造,涉及安全性——車子在撞擊時,如焊縫質量不好會發生事故,因此不能漏焊。東風汽車有限公司商用車公司車身廠(下稱東風車身廠)技術科焊接工藝主管肖同新表示,機器人弧焊較人工弧焊優勢明顯,弧焊機器人具有焊縫跟蹤功能,與零件搭接縫隙的距離、焊槍移動和焊機走絲的速度均比人工控制精確。 

    然而,考慮到國內勞動力成本低,上海日立在1993年引進日本生產線時,沒有完全采用日本的自動化流水線。從流水線建設方案中拆掉了一部分,如裝配流水線上的選配崗位,采用人工完成。但目前,在上海的多數勞動密集型制造行業,勞動力成本優勢明顯下降:剛入職的大學生一般月薪2000多元,一線工人為計件工資,月收入可達6000元,這個數字在2007年之際僅3000元到4000元。

    在2011年底,上海日立的母公司上海海立(集團)股份有限公司引進機器人34臺,減少工人崗位111個,投入資本2483萬元,平均每套設備投入73萬元。按照每個工人年收入7萬元計算,三年即可收回成本。勞動密集型制造企業需大量雇傭勞務工,這也造成每年長假過后,一線人員總有部分員工流失,有時會干擾正常生產,操作員更替頻繁會影響產品質量、增加設備損壞率以及安全隱患事故增多。

    上海海立集團副總經理李黎告訴《財經》記者,來自農村的年輕人也不愿意到生產線上進行重負荷作業,有時人員調崗需做大量思想動員工作,現在就沒有這個顧慮了。如今現場工人的工作主要側重設備維護與產品檢測,工作強度大為減輕。

    機器人制造差距

    要評價一個國家制造業水平,工業機器人本身的制造水平即能說明要義。

    1959年,美國人制造出第一臺工業機器人。50年后,日系產品和歐系產品占據了國際工業機器人半壁江山。日系中主要有安川(YASKAWA)、發那科(FANUC)、不二越(NACHZ)等企業,歐系則以德國庫卡(KUKA)、瑞士ABB為代表。發那科和ABB等數家外企在中國工業機器人市場占了90%的份額。

    客戶大多看重工業機器人的可靠性,即運行中的故障發生率低,并容易維護。這就涉及機器人制造水平問題。中國也有數家機器人制造企業,如沈陽新松、廣州數控、安徽埃夫特等,但本土品牌機器人在精度、速度等方面不如進口的同類產品,其產業化程度也較小,且關鍵部件還依賴于進口。

    賽迪智庫裝備工業研究所所長左世全于2012年10月發表的《我國工業機器人發展戰略思考》一文指出,“這關鍵部件主要是伺服電機及減速器,而這兩部分就占到機器人成本的一半左右?!本科湓蚴?,中國精密制造業的歷史欠賬太多。 一般而言,大品牌的機器人制造商大都系汽車制造等應用起家,都有多年研發累積。尤其是核心零部件的制造,非短期能研制出。奇瑞汽車股份有限公司旗下的安徽埃夫特智能裝備有限公司(下稱埃夫特)正是采取進口關鍵零部件進行集成機器人整機的做法。

    埃夫特機器人事業部總工程師游瑋告訴《財經》記者,機器人中傳遞動力的減速機,包括發那科、ABB、庫卡以及埃夫特均采購自日本的帝人精機公司。減速機中的永磁體所需稀土大多來自中國。可見,即便是該領域的巨頭,也是在一個技術共享平臺上才能持續推進。機器人的減速機和電機對軸承、齒輪精度要求非常高,而這些部件的加工精度與數控機床等設備的精度密切相關,在數控機床領域,中國尚處于技術追趕階段。

    關鍵零部件的價格也制約了國產機器人。由于ABB、發那科等企業很早即開始與帝人精機等合作,加上采購量每個月即可達上千套,這就決定了其采購價格遠低于埃夫特這樣的中國本土企業。游瑋舉例說,假如一臺減速機市場價1萬元,發那科等公司以4500元即可購得。

    2012年11月7日,工信部裝備司副司長王衛明在中國工業機器人高峰論壇上表示,工業機器人將作為重點支持領域,對于機器人領域的驅動器、電機、減速器三方面核心關鍵部件的開發,工信部正在與財政部協調考慮相關支持政策。 無論國產機器人水平如何,工業機器人時代已近在眼前。在富士康總裁郭臺銘2011年宣布,三年內生產100萬臺機器人以替代人工之際,這個趨勢尤為明顯。

    如此背景下,埃夫特制造整機也并非價值不大。游瑋介紹,購買關鍵部件來組裝整機可降低成本,也可避免進口機器人的維護和備件成本較高問題。一個更重要的考量是,機器人自動化成為趨勢,如果把機器人作為一個行業來做,將來可以做大,成為新的增長點。

    集成滲透

    機器人僅是工具,生產線自動化的實質在于數字自動化深入到生產線的每一個細節。其實,機器人本身并不賺錢,原因是競爭很充分,其采購體系都很透明,減速機和電機均購自幾家固定供應商。其主要利潤增長點是在外圍系統,如夾具、輸送設備和物流設備等。

    “有時候一條線投資中機器人可能只占到10%,其余大部分是外圍設備成本。因為這些配套系統須針對具體企業的生產線進行特定設計,報價就高?!庇维|說。

    在國內汽車廠家所用的點焊機器人系統,一套價格在60萬-120萬元之間。這套系統組成除了機器人,還需要點焊控制系統、焊機、焊槍、夾具等。即需根據自動化程度對其尺寸、控制方式(原有人工控制改為自動控制)等有所調整,還需適應企業的特殊需求。比如飼料行業碼垛機器人,在國外多是兩個機器人分列兩旁操作同一個流水線,國內一家飼料企業由于車間面積小,產量不高,對速度也沒有更高要求,但希望機器能節省空間,這就需要開發一個快而緊湊型的機器人。

    因此,自動化的關鍵點不在于機器人本身,而是機器人的運動和生產過程控制的有機結合,按照ABB離散自動化與運動控制業務部北亞區及中國負責人顧純元的說法,機器人僅僅速度快是不夠的,因為生產效率最后看的是整體效率,而非局部。

    由于機器人應用行業五花八門,即便是ABB集團這樣領先的機器人制造商自身也難以覆蓋所有行業的系統集成。機器人合作伙伴因而產生,又稱為機器人價值提供商。他們從ABB集團采購機器人(即裸機),根據客戶的需要,比如搬磚,焊接等,然后基于裸機進行所需的系統設計、制造與調試,最終將符合具體生產線工藝要求的機器人交付給客戶。

    流水線上的機器人需要具體行業、企業針對性地做系統配套??梢?,“機器人供應商的創新并非僅僅制造高精度、高可靠性的機器人,而是參照市場趨勢針對具體企業的生產線提供最優的解決方案?!盇BB(中國)有限公司副總裁、ABB機器人業務單元中國區負責人李剛稱。

    挑戰與機遇

    機器人將像家電在生活中普及一般,滲入制造業的各個角落。

    東風車身廠的肖同新稱,上世紀90年代初引進機器人之際,只能以美元采購,全部資料為英文,“神秘,高科技”,如今,“操作并沒有那么復雜,跟電視機似的”,他說。此外,以前出現故障后需人工代替操作機器人,待廠家服務人員到現場才能排除故障,現在技術人員和操作工人已操作自如,出現故障能自己分析并及時排除。

    上海日立已著手進行裝配機器人系統的調試。這臺調試的機器人有四個手爪和一個風動螺絲槍,運動速度達2.5米每秒,精度達0.1毫米,可進行組合變化進行多功能抓取,其抓取工作有26道工序。這意味著,該公司將不再單一進行搬運的人工替代,而是要將生產線的自動化更加精細。新一代工業機器人將向智能化、模塊化和系統化方向發展,同時,視覺傳感器和力傳感器的采用,以及網絡通訊功能將使得機器人更加智能精確。

    汽車行業工業機器人的發展以柔性化更高為趨勢。汽車自動化生產線除了生產節拍從每小時生產15臺增至60臺,更重要的一點是其生產柔性化的改觀。也就是,同一條生產線可生產不同車型,而且是實時切換。這是因為汽車制造商常常同時推出多個車型,但產品在市場上反映到底怎么樣誰都不知道,這就要求汽車生產企業不僅提高生產節拍,生產線還可隨時調整。目前汽車的機器人生產線可實現,同樣的工作崗位同時生產六個車型。

    然而,中國部分具備實力的汽車企業出于員工就業的顧慮,并未大規模拓展機器人作業線。東風汽車公司始建于1969年,如今有員工13萬多人。其中東風車身廠主產卡車的車身(駕駛室),不少為老員工,平均年齡達47歲。這給企業改造生產線造成較大壓力,其盡可能多留一些勞動強度不高的崗位給工人。

    出于就業考慮而貽誤工業機器人發展先機,已有前車之鑒。作為工業機器人的發家地,美國在上世紀60年代至70年代并沒有把工業機器人列入重點發展項目。政府擔心發展機器人會造成更多人失業,因此不予投資。而日本則由于勞動力顯著不足,機器人大受歡迎,以至發展到今天,日本占據了工業機器人的霸主地位。

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