在人口紅利拐點來臨和產業升級的背景下,工業機器人逐步走進公眾的視野。我國經濟結構轉型的“推力”、人口結構變化造成勞動力短缺與制造業用人成本趨勢性上升的“拉力”和產業政策扶持的“催化力”正觸發著國內工業機器人市場的蓬勃發展。工業機器人的發展也成為了自動化企業新的戰略增長點。
工業機器人是自動化技術發展的高度產物,它綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科,由操作機、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成,是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備,它的應用是一個國家工業自動化水平的重要標志。近兩年來,我國工業機器人市場非常活躍,國內科研院所、自動化企業在機器人技術及應用上不斷突破創新,國外知名機器廠商通過引進先進技術、本土化戰略布局推動著中國制造業產業升級的發展。除此之外,與工業機器人相關的控制器、伺服驅動等自動化廠商推陳出新,這意味著工業機器人真正的崛起,也將迎來發展的黃金期。本期gongkong特別策劃工業機器人專題,通過采訪國內外機器人廠商代表,以了解國內外工業機器人發展現狀及與機器人相關的自動化產品、市場應用等熱點話題。
采訪嘉賓:
ABB機器人業務中國區總裁 李剛
韓國現代重工工業機器人華北區銷售經理 孫曉默
深圳市眾為興市場部經理 劉勇
背景鏈接一:
ABB 是全球知名的電力和自動化技術領域的領導廠商。ABB 集團業務遍布全球100 多個國家。 1974 年ABB 在香港設立了中國業務部,隨后于 1979 年在北京設立了永久性辦事處1994 年 ABB將中國總部遷至北京,并在 1995 年正式注冊了投資性控股公司-ABB(中國)有限公司。 2005 年,ABB 在上海設立機器人研發中心,其工業機器人產品不僅面向中國地區,同時滿足全球用戶需要。 目前, ABB 是唯一一家在華從事工業機器人研發、生產、銷售、工程、服務等全價值鏈跨國公司。
背景鏈接二:
現代重工從1984年開始自主研發領先世界技術水平的工業機器人,通過不斷地技術開發擁有了多項自動化系統方面的核心專利。汽車用工業機器人是現代重工采用最新科技的主力產品,并開發了獨有機型,現在有20多種在售機型,負載能力從6KG到500KG之間的所有產品。現代機器人于2000年進入中國市場,2003年11月,韓國現代重工業株式會社與北京京城機電控股有限公司攜手合作增資成立了機器人部,開展與北京現代汽車的合作。
背景鏈接三:
深圳眾為興是國家級高新技術企業,專注于運動控制產品研發、制造和服務。公司在國內領先的運動控制平臺上,形成了運動控制系統(多軸運動控制卡、多軸運動控制器、步進系統、伺服系統、行業應用控制系統),數控設備(工業機器人、教學車銑床等)兩大產品體系。經歷十年發展,公司掌握了多項運動控制的關鍵核心技術,其中包括多軸同步控制技術,高速高精運動控制技術、基于總線的運動控制技術、人機交互技術、伺服驅動技術等運動控制平臺技術;包括在機床、噴涂、激光加工、切割、點膠、制刷、LED等的行業應用運動控制技術。
國內外機器人技術以及應用的差距
李剛:從發展基礎上看:中國工業機器人產業起步相對較晚,在裝機數量和機器人密度方面與成熟市場還有較大差距。根據國際機器人聯合會數據,2011年(2012年完整數據尚未出爐),中國工業機器人裝機數量為74,867臺,機器人密度為每10000名產業工人21臺,都遠遠低于成熟市場水平。
目前,中國工業機器人的應用仍較集中于汽車行業,根據國際機器人聯合會2012年報告,在全球范圍內汽車行業應用約占工業機器人應用總量的40%,而在中國這一數字要更高一些,此外,即便是在汽車行業,中國市場的工業機器人應用也仍然集中于關鍵工藝,中國每萬名汽車產業工人中所擁有的機器人臺數為141臺,而日本為1584臺,意大利為1215臺,德國為1176,我們和世界發達水平相比還有很大差距。我們相信,隨著汽車工業的發展和升級,工業機器人在中國汽車行業仍然大有可為。
中國機器人產業還剛起步,機器人應用的產業和領域還很有限,這需要我們所有的從業者共同努力,除了在傳統行業擴大機器人制造的優勢和影響力,還要在新興行業發掘尋找更多機會。ABB機器人將繼續秉承集團“在中國,為中國也為世界的理念”,加大對本地研發、生產和市場推廣的投入,為本地市場和本地用戶提供世界一流服務。
需要指出的是,技術積累是一個長期的過程。機器人產品對可靠性有非常高的要求,在這方向,國際領先企業已經有幾十年的經驗積累,對于國內企業來講,目前還剛起步,一定需要經歷這樣一個摸索的過程,技術才會日益精湛。
孫曉默:在控制系統開發方面,國外機器人更勝一籌。從性能上來說,國外機器人較之國內機器人顯現出精度高、速度快、運行穩定的優點。硬件的整合技術水平成熟。
目前國內機器人雖然在實驗階段也完成了點焊、弧焊、搬運、碼垛等多領域的應用,但從實際長期應用來看,并未得實踐。在上下料搬運方面,已經開始能看到國內機器人的身影,但焊接等高難度的控制領域,還鮮有國內機器人的身影,這需要一個漫長發展過程。
劉勇:國內機器人與國外機器人相比,存在著很大的差距。國外機器人發展已經有幾十年了,而國內工業機器人的發展是近幾年才被重視。目前,國外機器人品牌占據國內90%的市場,國內這么多企業占有不到10%的市場份額。
國外機器人綜合能力很強,比如材料的關鍵連接部分、裝配工藝、軟件算法等。比如,機器人中很重要的零部件諧波減速器,由國產材料做出來的諧波減速器壽命只能一至兩年,一年后磨損就非常嚴重,諧波減速器的材料就直接影響著機器人的速度和精度。機器人的核心算法,國內機器人在軌跡平滑算法上都不夠領先,因此打磨、焊接等機器人還是以國外品牌居多。
在機器人應用上,目前跟機器人配套的很多傳感器等相關的控制元器件大多采用國外品牌,這些品牌質量相對穩定,使用壽命長,同時對復雜現場環境實用性也較強。從這些傳感器及元器件的角度來說,國內廠家也是有差距的。
機器人主體相關的自動化產品發展現狀及趨勢
李剛:ABB集團業務中包括驅動和運動控制產品,可提供靈活的驅動應用——簡單的電機控制和系統方案,功率從1 kW到100 kW以上。運動控制驅動器系列包括:可用于高動態精密應用的單相伺服驅動器,可提高能效的直流母線共享的三相驅動器,恒定負載應用(例如傳送帶)的通用驅動器。我們的驅動器能夠為運動控制各個領域提供階梯式的方案,并發揮優異的性能。 同時,ABB可提供多種面向不同工業應用的運動控制解決方案,例如貼標、包裝、瓶裝、抓放、激光切割、堆放、定位剪切、飛剪、送料和卷繞。除了高性能的伺服驅動器外,運動控制解決方案還包括多軸運動控制器、旋轉伺服電機、線性電機、可編程邏輯控制器(PLC)、人機界面(HMI)和安全技術。所有這些可無縫連接,從而提供整套運動控制解決方案。
ABB機器人自行研制的最新第5代機器人控制器:IRC擁有15項專利和頂級的路徑精度和節拍、柔性和強大的機器人語言、示教器-完美的操作工具、精益單元和協同工作工具、廣泛的應用及強大的在/離線PC工具和通訊工具。
從機器人行業來看,未來技術發展的關鍵在于機器人與其他自動化系統的無縫集成和控制,以及機器人與人共同工作的安全保障。因此,總而言之,無論是驅動系統還是運動控制,創造小,輕,快,安全和更智能更柔性的機器人將是未來主流技術發展趨勢。
劉勇:眾為興在驅動及運動控制上擁有核心技術,尤其是運動控制類產品優勢明顯。在驅動系統,一般應用采用我們自己的驅動技術,高端應用采用國外的驅動技術。
驅動產品未來發展的方向是穩定性,機器人需要頻繁啟停,這將對機器人的穩定性做出了更高的要求,隨著國內用戶的特殊化需求越來越多的驅動系統也將被用戶要求定制化。我認為運動控制的發展趨勢將是操作越來越簡便,不要求操作人員進行軟件編程,操作人員可以通過簡單的界面,類似于我們的智能手機,可以通過簡單的按鍵操作的方式來控制機器人。
機器人的行業應用
李剛:ABB機器人業務于1994年進入中國,早期應用主要集中在汽車行業,例如ABB在中國機器人行業的第一單就是六臺服務于上海大眾桑塔納車型的點焊機器人。隨著中國汽車工業的發展,工業機器人在這一領域也得到了廣泛應用,目前,ABB擁有包括沖壓、白車身、噴涂和動力總成在內的服務于汽車生產全流程的世界領先技術。
在支持中國汽車工業發展的同時,工業機器人也開始涉足汽車以外的行業,典型的行業包括鑄造、金屬加工等,在這里,機器人替代人力從事危險、單調、重復的勞動。ABB在中國發展10余年后,隨著中國經濟的騰飛,工業機器人開始服務于更多的行業,如電子加工、食品飲料、塑料橡膠、醫藥、化工、建筑、交通等。在這些領域,機器人可以有效地幫助客戶提高生產柔性、生產效率和產品質量。
進入新世紀以后,中國的宏觀經濟形勢也發生了新的變化,一個顯著的特點是勞動力成本的上升和供給的下降,與此同時,勞動人口對職業健康與安全的關注也在不斷加強,受這一因素影響最典型的工業行業是電子行業,特別是其中的3C行業,這也是我們未來關注的重點之一:如何將勞動力從簡單、枯燥、重復的勞動中解放出來,從事更有價值的工作。
有鑒于制造業的整體變化,對于ABB機器人來說,未來的重點戰略是:在汽車及零部件這一傳統應用領域繼續保持市場優勢,不斷幫助客戶提高生產柔性、產品質量和生產效率。加大新產品新應用開發的力量,推廣工業機器人在食品飲料、塑料橡膠、金屬加工等行業的應用。深入發掘新的行業機會和應用機會,典型的行業包括深受勞動力短缺問題困擾的3C行業,深受職業健康與安全問題困擾的金屬打磨應用。推廣服務業務,幫助客戶提高機器人系統的性能表現和設備壽命,實現可持續發展。ABB機器人擁有從備品備件、現場維修、預防性保養、遠程診斷到教育培訓的全方位服務業務。2012年ABB機器人在上海張江高科技園區成立了區域備件分撥中心,中心庫存2800種備件,全天候運行,緊急服務24小時內發運,同時為客戶提供庫存管理服務,存有20種機型140個備件包方便客戶選擇備件,提高客戶備件消耗及補庫管理效率。
孫曉默:目前主要用汽車焊裝,軌道客車焊接,和液晶玻璃基板搬運三大領域。未來比較看好的新領域是機加工、家電業,食品,醫療的應用,對液晶玻璃基板的市場依舊看好,這些領域對機器人的需求量將持續上漲。
劉勇:眾為興機器人主要用于電子行業,這與珠三角行業分布有關,這類機器人主要是輕負載和小型化機器人。我們的產品多事4軸、6軸的負載10KG以內,臂展2M以為的機器人。這與國外產品相比,我們的機器人性價比高。
未來機器人將會越來越多的應用在勞動密集型及對認識安全要求高的行業,如電子行業、五金加工。從功能上來說,噴涂、點膠、焊接、搬運、裝配、五金監測、沖床上下料以及配合視覺系統的外觀監測等領域將對機器人應用需求越來越多。
企業競爭優勢
李剛:ABB一直秉承“在中國,為中國也為世界”的理念。截至目前,ABB是唯一一家在華從事工業機器人研發、生產、銷售、工程、服務等全價值鏈業務的跨國公司。對于機器人業務來說,中國已成為ABB集團重要的機器人研發和生產基地。我們提供品種齊全的機器人產品和豐富完善的機器人應用技術;與此同時,ABB也為客戶提供從備品備件、現場服務、培訓到系統服務的全生命周期服務,讓關懷由始至終。
ABB是全球范圍內領先的工業機器人技術提供商,也是一家本土化十分成功的企業。ABB機器人在中國的業務隸屬于上海ABB工程有限公司,我們1994年開始在中國開展業務,2005年開始本地研發和本地生產,2009年遷址上海康橋擴建產能,系統業務走向國際市場。今天,80%的機器人型號和90%的機器人產品已經實現本地化生產,從2005年到2012年,ABB機器人在中國超越市場發展速度,保持年均30%的業務增長,中國市場裝機總量超過16000臺。
孫曉默:現代重工不斷的技術革新力和全面的柔性生產能力,以及機器人自身的性價比,是我們的主要優勢。7月下旬,我們剛剛優化完成機器本體的精度,現代機器人將更加高精準的質量服務于用戶,并換代負載30KG以下的機器人,更新設計后,小型機器人更加輕量化,符合便捷靈活的工藝要求。同時,我們還推出了防爆的噴漆機器人,這是現代機器人對一個新應用領域的開拓。
全面的柔性生產線是針對目前中國市場的特性而言,中國市場對機器人需要量的暴漲,實際上是自動化需求的導向。大部分的戶需要的是一個完整的交鑰匙工程,甚至是一條以機器人為主的柔性生產線。因此,如果是沒有柔性生產的設計和制造能力,將不能盡善盡美地服務客戶,但現代可以做到。
劉勇:隨著機器人的本體機構件、減速器及電機等硬件產品的解決,機器人領域的技術關鍵還是在運動控制。眾為興致力于運動控制領域已有10年,積累了豐富的技術經驗。自2008年進入機器人行業,在珠三角地區擁有眾多電子行業用戶,有一定的行業經驗。地處深圳優勢的地理位置,使我們在服務能力上能夠及時滿足華南電子及五金客戶的要求。
應用案例
李剛:天津長城于上世紀70年代開始生產汽車,創業伊始,本土品牌汽車的生產還是大量依賴人工,包括車身的焊裝都是由人工完成的;慢慢地企業意識到必須通過技術的力量提高產品的質量,于是引進了27臺ABB機器人用于其最新發布的哈弗H6高端SUV車型進行車身焊接作業;與傳統的氣動焊鉗相比,ABB機器人采用了伺服焊鉗進行點焊,焊接速度快,每個焊點的焊接速度為3秒,比采用氣動焊鉗速度提高25%,同時提升了車身的焊接品質和車身抗沖擊能力。像這種應用機器人給企業代理效率的提升案例較多,2012年70臺ABB最小的機器人IRB 120被應用到雷柏公司深圳廠區的生產線上,這70臺機器人將300名工人從繁重枯燥的機械性工作中解放出來,不但提高了生產效率,還為企業節省了一半成本;同時,這些機器人也幫助雷柏將產品開發周期縮短了15%,將工作節拍循環從5秒降低到3秒。
孫曉默:以一個中型企業為例,北京的某高壓開關柜廠的弧焊工位,未采用機器人生產以前,一天只能焊接2個開關柜,造成客戶訂單的拖延,制約公司的發展。后經過我們的設計,僅增加了一臺弧焊機器人后,產量躍升為5臺/天。該廠在應用了機器人之后生產瓶頸得以突破。由此可以看出,機器人并不是只有在大型生產企業中才能發揮作用,對于中小型企業,機器人所牽動的效益與龐大的汽車生產廠意義完全相同。
劉勇:華南的某汽車配件廠,該企業生產塑料制品。從注塑機下來的產品要做切水口工序,以前該廠安排一臺注塑機需要1~2名工人,輪班做切水口。除此之外,注塑機周圍的溫度非常高,易發生事故。因此該企業使用了眾為興一臺四軸機器人代替人工,完成該工序。對企業來說,只需兩年時間,企業的投資成本就會收回。
除此之外,華南某五金件加工廠,在產品鍍膜之前要對工件進行打磨。以前打磨是人工,粉塵很大,工作環境很惡劣。現在該廠換成了機器人,它不僅解決了工人工作環境惡劣的狀況,而且還為企業提高了效率。
戰略布局與市場規劃
李剛:ABB機器人全球銷售和服務機構遍布在53個國家的100個地區,為ABB機器人產品提供全方位支持。ABB是全球領先的工業機器人供應商,目前已在世界范圍內安裝了 20 多萬臺機器人。目前,我們設在上海康橋的生產基地已發展壯大為ABB機器人全球兩大生產基地之一,單班生產能力達到每年6,000臺(另一家在瑞典),我們在中國生產的機器人產品不僅服務于中國市場的需求,更服務于全球市場的需求;與此同時,我們還擁有全球唯一的噴涂機器人生產基地,產品服務于全球市場。
創新是ABB的DNA,ABB正不斷加大在機器人研發方面的投入,以期更好地幫助客戶提高生產效率和產品質量。秉承“在中國,為中國也為世界”的理念, 2005年,ABB在上海設立了機器人技術全球研發中心,截至目前,中心已成功研發出三款新型機器人產品,包括全球速度最快精度最高的小型六軸機器人IRB 120,全球速度最快的碼垛機器人IRB 460,高效弧焊機器人IRB 1520ID。
拓展機器人的應用領域也是我們的重要發展方向,正如之前已經提到的,工業機器人的應用正從汽車工業向一般工業延伸,除了之前提到的金屬加工、食品飲料、塑料橡膠、3C、醫藥等行業,機器人在風能、太陽能、交通運輸、建筑材料、物流甚至廢品處理等行業都可以大有作為,這也是ABB的努力方向。正如ABB集團的口號一樣:用電力和效率創造美好世界。
孫曉默:目前現代重工已在北京,上海,廣州設立直銷中心,正在計劃向東北和西部擴張。西部將是未來重點攻克的地區,目前我們在該地區已取得一部分機器人市場份額,同時也看到西部的潛力,將計劃以成都為中心,輻射周邊,重點部署。
市場規劃上,重點開發碼垛與搬運市場。這是與前幾年有所不同策略,以前我們重點將精力集中在焊接市場的開拓。實際上,我們發現中國新興行業對機器人的需求,碼垛與搬運問題更凸顯。這種重復性高,無特殊技能要求的工作崗位,對工人來說枯燥乏味,又具有一定的危險性,但對機器人來說最合適不過。
劉勇:目前我們機器人產品銷售主要還是集中在珠三角。未來三年,我們將逐步向著長三角、華東地區復制我們在珠三角的成功案例,甚至下一步將考慮通過尋求合作伙伴的方式擴大機器人在華東市場的銷售。