工业机器人:看上去真美
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来源:《中国机械》2013年第01
        当人们抱怨自己每天像机器一样工作的时候,机器已经可以像人一样工作了,甚至比人干得更好。
        工业机器人,势头正猛
        深圳雷柏科技于20124月投入使用的一间新厂房内,车间靠窗的位置两台橙红的小型机器人正在紧密地合作,一台负责拿鼠标开关,另一台负责贴膜。每隔几十秒钟,右侧的机械手就会扭转身形,弯曲成90度,与左侧的机械手在空中轻轻一碰,对接完成。
        雷柏科技是一家以生产鼠标键盘等无线外设为主打产品的公司2011年,雷柏科技进行了一次巨大的冒险,一口气从瑞士机器人生产商ABB购买了75台工业机器人。如今,雷柏科技的新厂房与深圳其它数千家电子企业的工厂有着明显的不同:雷柏科技生产线上的主角不是一排排的工人,而是一列列崭新的机械手臂,每条生产线上仅剩寥寥几个工人。
        位于北京航天桥的电动车充换电站已经稳定运行一年多,这座由沈阳新松机器人自动化股份有限公司(300024)承建的换电站,专门为北京市的电动环卫车提供电池更换服务。
        这里的核心工作系统是自动化电池交换系统,也称作自动换电机器人。电池即将耗尽的电动车驶入换电站,机械手臂将重达几百公斤的专用电池组从车上取出,放入电池库充电,再将充满电的替换电池装入电动车,全程无需人工介入。据工作人员介绍,一辆8吨的环卫车可以在4分钟内完成换装电池,16吨环卫车的换装电池时间可控制在8分钟以内。
        华晨宝马沈阳工厂的自动化生产线上,AGV(移动机器人)精确地执行着配件及物料的运送任务。新松机器人副总裁、董秘赵立国介绍,AGV可实现汽车发动机、后桥、油箱等部件的动态自动化装配,与人工操作相比,具有成本低,产品一致性高的特点。另外,AGV作为自动移动平台,搭载摄像头、机械手臂、激光焊等终端设备后,可实现侦查、搜集、焊接等功能,应用领域极为广泛。
        一桶螺丝放在那里,机器手将其整齐地摆放在传送带上,另外一只机器手拣起一只螺丝摆放在旁边的托盘上并摆放整齐。这是深圳一家公司研发的视觉分拣机器人。此套机器人与视觉系统协调动作,视觉系统悬挂于机器人上,完成零件的定位,机器手对零件进行分拣,
然后将其摆放在物料平台上。——深圳一个工业展上,厂家的实物展示的两台机器人,持续不停地进行的操作,吸引了不少人。与惊叹的普通观众相比,观摩的客商,却不以为然:精准度太差,机器手抓取螺丝不够精准,摆放后的角度也不统一。跟日本产的同类产品差距很大。
        打磨、抛光、切割、搬运、分拣、码垛、焊接、喷涂、装配……工业机器人几乎无所不能,只要在通用机器人的末端接上适当的操作器,将正确的程序写进控制盒,理论上它什么都可以做。一位资深工业机器人研发人员强调,机器人不需要休息,不会骂老板,不要求加班费,不会跳槽,更不会跳楼。
        目前汽车制造业是所有行业中人均拥有机器人密度最高的行业,如2004年德国制造业中每1万名工人中拥有机器人的数量为162台,而在汽车制造业中每1万名工人中拥有机器人的数量则为1140台;意大利的这一数值更能说明问题,2004年意大利制造业中每1万名工人中拥有辅助操作的机器人数量为123台,而在汽车制造业中每1万名工人中机器人的拥有数量则高达1600台。
        国际上通常以制造业机器人密度(其指每一万名雇佣工人中所拥有的多功能机器人数量)
来衡量一个国家的自动化水平。国际机器人联合会(IFR)的数据显示,中国2011年的这一数字是21,国际平均水平是55,中国与日本的339、韩国的347尚有较大的差距。
        不过,中国是世界上机器人需求增长率最高的国家之一,从装机量上看,从1999年到2008年,中国工业机器人的装机量每年都以超过20%的速度增长,从1999550台发展到2008年超过3万台。甚至在全球经济陷入一片萧条的2009年,中国工业机器人销量却逆势而上。2010年中国的装机量为52290台,2011年上涨到了74317台,实现了42%的年增长,而美德等国的增长比例均在40%以下。从销售来看,中国的机器人销量从2010年的14978台增加到2011年的22577台,年增长超过50%。业内人士表示,目前,国内工业机器人实际拥有量应该超过10万台。IFR预计,中国将成为全球最大的工业机器人市场。
        有专家预计,到2015年,中国智能制造装备销售收入达到1万亿元, 2020年销售收入达到2万亿元。
        70 %,国际巨头把握的市场格局一时难以打破
        截至目前,工业机器人行业四大巨头瑞士ABB、日本发那科及安川电机、德国库卡都在中国设立了分公司及合资公司,四大企业已占国内市场比重高达70%左右。
        上海发那科机器人有限公司在其中指出,FANUC机器人产品在中国占有23%的市场份额。仅去年,通用汽车等公司的主要供应商日本发那科在中国的产品销量就达3400台。日本产业机器人业界龙头安川电机已经着手在江苏省常州市投资约18亿日元(约合0.2124亿美元)建设产业机器人工厂。
        库卡中国公司于2000年正式成立,至今已成为库卡全球最大的子公司之一。2011年,库卡机器人在中国的销售实现了同比翻番。同时,在与库卡相关的多关节机器人市场领域,中国也以18000台的产量成为全球最大的市场。
        20121012日,库卡在上海举行了新工厂奠基仪式。该工厂将于2013年下半年投入运营,可容纳约350名员工,该工厂第一年的组装能力为3000台,至2015年,组装能力将提升至5000台。
        ABB则投入巨资打造上海康桥基地,除两款机器人之外,其他几十种机器人都在这安营扎寨。ABB离散自动化与运动控制业务部北亚区及中国负责人顾纯元博士断言:毋庸置疑,中国已经成为世界上增长最迅速的工业机器人市场,而未来工业机器人的主要市场将在一般工业领域。
        为此,ABB机器人在中国全面推行本土化策略,实现了从制造、研发、工程、服务等全价值链的本土化,在康桥工厂制造的机器人是面向全球销售的。据了解,目前该公司除了两款机器人外,包括所有的喷涂机器人在内的其他机器人都可以在中国生产。2011年,ABB集团销售额达华晨宝马380亿美元,其中在华销售额达51亿美元,同比增长了21%
        我国工业机器人产业起步较晚,但20年前中国与国际水平差距并不大,后来是中国廉价的人工费用阻碍了国内工业机器人市场的培育。人工这么便宜谁还花那么多钱买机器?20年里,中国与日本、德国、瑞典等国在机器人制造水准上的差距越来越大。
        目前国内机器人的关键零部件如减速机、伺服电机、控制器等制造技术不达标,都要靠国外进口,这样也增加了(机器人)成本,削弱了价格竞争力。加工工艺方面的差距在于,国内厂商的热处理技术不过关,不仅使得零部件在短时间内就生锈报废,而且会直接影响工业机器人(如跺码机器人)的控制精度。一些通用型的关键零部件只能花高价从国外购买,这势必造成自身成本居高不下。还有一些技术就算是花钱也买不来,如机器人领域的减速器75%由两家日本公司垄断,高速高精度运动控制器、交流伺服电机等也无法国产化……这些核心技术都只能靠自己攻破。
        从贴近市场到核心技术,中国机器人正在不断积聚新优势
        在目前的机器人产业格局中,汽车制造和电器电子行业占据一半市场。市场份额看起来很大,但这部分市场实际已是国际机器人巨头的囊中之物,国内企业难有机会。
        值得注意的是,机器人产业需求有多样化、碎片化的特点。机器人产业需要面对不同行业、不同工作环境、不同标准下的工作和服务,即便是批量生产的机器人也需要根据客户的实际情况进行定制性改动。正因为这种需求特点,国内企业在一些细分市场如果策略得当,推出一些性价比高的产品,还是存在很多机会。这些追求产品小众化的企业日子会很好过。
        大机器人巨头生产的都是通用机器人,设备基本都是整套设计的,但企业由于各自工艺和流程不同,总要对机器人进行一些小修改以适应生产线上的特殊需要。国外企业基本很少会愿意帮企业去做这项工作,这倒给了国内新兴机器人公司机会。他们采取分步走策略,根据客户需求,针对某一局部或单一环节进行自动化系统研发,可以用机器运作的部分就先用机器人去替代。
        具有代表性的一个典型是佛山市利迅达机器人系统有限公司。该公司总经理霍锦添此前长期从事不锈钢加工和销售,他发现很多金属材料制造厂、家具厂和建陶厂用人成本不断攀升。他在此发现了商机,从此摇身一变,成为一家机器人生产商。
        利迅达的做法是,从国外著名生产商或者国内规模较大的生产商处购买通用机器人,公司研发人员根据订购企业的需求开发相关系统,进行二次研发。利迅达的主打是整体水槽抛光机器人生产线。该系统不但大幅度减轻工人劳动强度,避免人为因素造成品质下降,而且节约成本非常显著。目前,该公司开发的系统可替代人工进行打磨、抛光、焊接、搬运、压铸等生产环节。而仅在佛山一市,类似利迅达这样经营范围登记机器人装备的中小企业就多达20余家。
        在售后服务与技术支持上,国内厂家也更有优势。有的机器人生产企业为避免客户操作不当产生损害,直接给客户配备经验丰富的熟练工人到企业服务。中国公司的售后服务2个小时就可以到,而国外公司一般要两天,还要收取来回差旅费用。
        但更为重要的,还是在整体设计、关键部件核心技术的掌控和整体制造方面形成独立自主的体系。国内数家核心机器人制造商持续多年对国际水准的追赶,目前已经看到了一定的
成果。
        一家以中国机器人之父蒋新松院士名字命名的高技术公司——沈阳新松,目前代表着国产机器公司最新的发展方向。从金杯汽车自动化制造系统开发,到为几乎所有国际品牌机器人维修,再到自主系统设备的发展,目前新松已经形成焊接机器人、移动机器人、搬运机器人、特种机器人、洁净机器人等五大系列、二十多个机器人品种,组建了集设计、研发、提供单元产品、成套装备以及售后服务在内的完整产业链。除此之外,哈工大海尔机器人、博实、广州数控等一大批实力型厂商也在各自优势领域全力向工业机器人系统拓展。中国机器人,正在逐渐形成新的优势。
        智能制造----高端装备的必争之地