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協作機器人何以成為終端用戶與集成商改造升級首選?

時間:2022-04-29

來源:機器人大講堂

導語:疫情反復下,協作機器人在許多領域表現亮眼,協作機器人賽道再次升溫。

  疫情反復下,協作機器人在許多領域表現亮眼,協作機器人賽道再次升溫。

  朋友圈最近熱傳的“協作機器人助力CNC生產”、“協作機器人助力汽車產線自動化升級”甚至“協作機器人應用在火鍋店”、“協作機器人切豆腐”等消息其實不算空穴來風。在疫情下,許多集成商和終端企業已經將協作機器人作為了自動化升級的第一選擇。

  根據MIR DATABANK數據,2021年,中國協作機器人出貨量呈翻倍增長達15663臺,同比增速達108.5%,IFR的數據也顯示,協作機器人是目前增長最快的細分市場。

協作機器人.jpg

  協作機器人從誕生到如今不過近十年時間,最初以“collaborative”(協作)為特色橫空出世。和純粹自動化不同,協作機器人以其安全性特性,作為生產線上標準化大規模生產的補充,就迅速深度套嵌于各生產環節。

  當前,協作機器人已經成為制造業變革的重要抓手。2021年12月,我國發布的《“十四五”機器人產業發展規劃》提出,要“研制面向3C、汽車零部件等領域的大負載、輕型、柔性、雙臂、移動等協作機器人”。

  IFR數據預測,2015-2025年,傳統工業機器人和協作機器人復合增長率分別為8.4%和56.5%,而國內協作機器人市場年復合增速會高達200%,這與全球工業機器人新增裝機量整體負增長已經形成鮮明對比。賽迪研究院先進制造業研究中心認為,我國應抓住機遇,以協作機器人為突破口,實現我國機器人產業從跟跑到并跑、領跑的跨越。

  ▍制造業的變革序幕已經拉開

  無論是2020年武漢疫情還是當前上海疫情防控下,制造業對國民經濟的貢獻以及對生產生活的貢獻功不可沒。從世界近現代發展歷程看,其實工業化一直在各國經濟發展中發揮著決定性作用,而機器參與人類作業已經有200多年的歷史,社會的每一次重大跨越,背后都是一次生產力的革新,機器人等工業自動化設備在其中扮演了舉足輕重的角色。

  但在過去,人類只是操縱機器替代重復式簡單作業,但隨著21世紀產業升級的加速,機器人必然需要開始扮演更為重要的角色。尤其在AI、5G、云計算和大數據被廣泛應用于機器人行業,成為生產力工具后,迫切的產業升級需求下,必然需要對生產工具進行進一步的革新。

節卡機器人.jpg

  因為當前及未來一段時間,中國工業化面臨的環境及所要實現的目標都大不相同。促進裝備制造、能源、食品等傳統產業向中高端邁進,推動高質量發展上闖出新路。這不僅是國家整體戰略發展的重點方向,也是推動產業優化升級的實際舉措。

  如果說傳統工業機器人火熱背后是對搬運、碼垛方式革新的渴求,那么如今協作機器人的崛起,則代表了無論是工業生產還是各場景下的自動化升級,都已經從過去單純的機器人自動化產線,走向了更加融合的柔性化生產方式。

  同時,在不同的市場情形中,對工業制造商和集成商而言,除了尋求機器人能夠在產線上實現更大范圍的工業替代,還希望機器人能用于更柔性、更靈活的產線,以能夠輕松地適應現有的生產線,或者希望機器人能夠輕松地重新調整用途并重新分配任務。

  2020年疫情后,其實一大批試水的企業已經體驗到協作機器人對效率立竿見影的提升。一家企業在使用了數臺節卡JAKA Zu 3協作機器人后,除了提升了安全性,每月能減少16個操作工的人力成本,節省2800小時。產線升級效果明顯導致市場需求刺激也是帶來協作機器人銷量提升的背后原因。

  可以說,當前疫情則加快了“機器換人”的進程,一些制造業廠商正更加積極的迎接這種技術上的升級改造。2021年國外一份研究表明84%的企業表示,將在未來十年更多地采用機器人和自動化技術,43%企業希望通過機器人技術改善工作場所的健康和安全問題。

  國內機器人市場的熱度也反映了這一問題,2022年一季度中國工業機器人市場出貨達65749臺,較于去年同期仍呈現20.5%的增長,一大批企業已經在開始接觸協作機器人這樣一種自動化升級的新產品。

  ▍產業升級培育的協作機器人新土壤

  在自動化升級之外,2022年疫情防控期間,全球的數據流量均上升了25倍。對中國而言,數字經濟價值的假設在疫情防控期間得到了非常正向的驗證。智能化程度比較高的企業已經可以實現在家操縱無人工廠的運行,并為生產制造帶來了更多可能性。

  如今在疫情下新型產業升級下,我國十九屆四中全會首次提出將數據作為生產要素。這標志著我國正式進入數字經濟紅利大規模釋放的時代,也意味著推進機器人等生產工具深入產業,從根本上改變著傳統工業的生產模式、產業形態和組織方式,同時也包括對更大范圍傳統工業化的反思和修正,實現產業智能化、數字化發展,已經成為疫情下我國優化更多制造行業生產要素,提升生產鏈供應鏈水平的核心。

  其實這種趨勢早已經形成,在智能制造席卷全球之際,無論終端企業還是相關集成商企業,其實都對自動化、智能化的重視程度普遍增強。我國工業制造企業已經開始廣泛認識到數據價值、數據創新應用的重要性,對企業內部數據分析、挖掘、創新應用的意愿高漲,重視程度逐漸增強。根據工業互聯網產業聯盟開展的《工業大數據利用與管理》問卷調查統計結果,高達70%的企業愿意參與智能制造升級。

  從許多國家政策都可以看出,在未來的5-10年,制造業發展呈現出綠色化、智能化、服務化和定制化的趨勢,這四個趨勢性變化標志著新工業革命的開始。隨之而來的是工業制造邁入4.0階段,智能化、數字化、柔性化已經成為關鍵詞。作為柔性智能機器人行業具有領跑地位的節卡,日前也宣布向單一年度萬臺機器人交付沖刺,充分利用全行業實踐積累,及專業創新的服務體系加持,全力保障交付。對于整個協作機器人行業來說,節卡的突破,也標志著行業發展邁上了新的臺階。

  中國工程院院士、浙江大學教授譚建榮的表述更為清晰與直接,他指出,目前生產由批量化向定制化的方向發展,由單一化向多品種的方向發展,由過去周期長到更新快,由大眾化需求向高端化需求轉變,這就需要對于企業進一步開展制造業升級。其直接導致的結果就是工業數據作為對工業產品、服務全生命周期進行記錄并可以鑒別的符號,成為工業信息的載體,協作機器人對產線的進化無疑提供了另一種組合的可能性。

  “唯快不破”的這種說法雖然有點老生常談,但對于一些行業或者其中的中小企業來說確實如此。據了解,有協作機器人加入某服務包裝工廠后,每小時的處理能力能高達28000包,每條產線每天人力需求驟降到2人,企業半年到一年內收回產線購置成本的同時。智能化成為了這些企業邁向新工業化階段的關鍵變量。曾經對于服裝企業而言最重要的是剪裁,其次是設備、設計、品牌。但是如今,行業核心變為客戶數據以及版型數據庫的大小,因為在數字時代,服裝行業能夠將版型數據庫與客戶信息進行匹配,實現了個人定制并承諾送達時間。

  又例如3C電子行業,節卡的協作機器人通過復合型配置,建立了SMT車間到產線的原料自動配送數字化體系。而通過這一自動化系統連接,可以整合過去碎片化式的車間信息及倉庫信息,實現精準的數字化管理??梢园l現,在高度自動化生產范式下正演變為對勞動力依賴度較低的資本密集型行業。

  相對使用柔性更高、靈活性更強、易于編程、移動方便的協作機器人成為制造商和集成商的全新選擇。節卡與豐田達成合作,成為其全球唯一的協作機器人供應商,例如“豐田系”企業天津豐津汽車傳動部件有限公司,就在傳動系統的鐘形殼機生產線、發動機殼體清洗線,車燈裝配等工藝上部署了節卡協作機器人。借助協作機器人的自動化特性,這些企業能在沖壓搬運,機床上下料,焊接、擰緊,裝配、涂膠等環節,只要搭配不同工具,就能完成不同工作,滿足汽車不同產線環節的需求。

  如今,從小型的3C產線、到中型家電產線直至更大型的汽車產線,已經都可以看到協作機器人的身影。憑借靈活性、易用性、數據化程度高等優勢,協作機器人正在大規模柔性定制的趨勢下,逐步深入制造業的毛細血管中,在更高的層面形成人工、軟件、硬件一體化的網絡,參與整個公司的數字化轉型,而協作機器人作為在其中承擔耦合節點的重任的一環,早已成為整個機器人版圖不可或缺的一塊。

  可以說,協作機器人的普及已經可以稱得上是工業智能化的關鍵起點。在物流、倉庫或實驗室等其他領域,對于機器人的需求已經拓展到了在正常制造空間之外,協作機器人正提供著更多與人類進行更大的合作和協作工作的可能性。

  如果說大型制造產線使用的高負載工業機器人很好完成了從人力勞動朝著自動化轉型的重要一步,那么在這個智能化、數字化升級的過程中,近年來迅速嶄露頭角的協作機器人,則已經代表產業升級的新維度和新需求。

  集成商開始更多愿意將協作機器人應用納入各地數字化車間、智能工廠建設中,智能制造系統解決方案供應商開發出更多融合協作機器人和其他智能裝備的整體解決方案,這推動與加快了新興前沿技術與機器人技術的融合。

  ▍技術升級帶來產業融合契機

  全球疫情下另外一個明顯的趨勢則是,隨著產品復雜程度的不斷提高,科技革命對產業的影響不僅表現在單項技術的突破,更多體現為多項技術的組合創新。技術上的全方位提升因此已經為協作機器人的發展提供了新的契機,也讓協作機器人得到了更多集成商和終端用戶的認可。

  其實我們也可以發現,在2020年及隨后幾年,協作機器人已經被集成商和終端企業越來越多地用于一些新場景,例如在倉庫或生產線周圍揀選和移動產品,而還有一些增長領域例如與計算機數控 (CNC) 設備一起運行、焊接應用的協作機器人也越來越多。當然,普通人更多看到的則是協作機器人由工業跨越至商業的應用,例如在部分咖啡門店,節卡的JAKA Zu 3只需要1分鐘,就能做出一杯大師級的藝術咖啡。

  協作機器人未來拓展的可能性也越來越大,這對于協作機器人的技術提出了全新的技術要求。在數據治理技術體系基本建立的前提下,國家前瞻布局人工智能、類腦科學、機器視覺、柔性技術等前沿技術,加快新興前沿技術與機器人技術的融合。協作機器人想要實現更大范圍的數字化應用,成為數字化的關鍵一環,無疑需要比一般機器人擁有更強大的感知能力和執行力。

  因此,這意味著更智能的算法、更深層次的視覺、力覺、聽覺的融合以及更完備的云端計算能力和本地化AI技術,以更好地實現協作機器人的感知、決策、交互、行為、安全等人機共融能力?!叭藱C混合智能需要構建從發現問題到感知、到數據、到算法,再到執行的快速閉環過程?!惫澘C器人副總裁常莉說到。

  從智能化的維度看,信息和通信技術(ICT)、人工智能技術在制造業的廣泛應用是制造業實現智能化發展的主要基礎。從4G到5G,通信技術、各類傳感器技術的發展,大大降低了獲取工業實時數據以及實現本地化運算的成本。云計算等技術的興起使得機器人等工業設備的運算能力大幅提升,軟件技術的提升也使得打通數據應用,建設數據平臺的門檻越來低。信息技術深入發展和深度應用,數據已經成為生產經營活動必不可少的新生產要素。

  這一趨勢使得除了在許多行業工藝的拓展和不斷深入,一些企業也在工業創新場景上加深著思考,不斷加強自己的技術及產品創新能力,嘗試以更加融合的人機協作創新形式,實現更深層次行業的工業化和信息化水平。

  以節卡機器人為例,通過加入Lens 2D、LensVPS、3D視覺等多套軟件,并開發出了一體式的視覺工作站,節卡協作機器人可以實現二維、三維的豐富視覺信息識別。可以說這使得節卡機器人既保留了協作機器人固有的安全、便捷、易于部署,又在為機器人加入了“大腦”,通過先進的視覺處理、AI技術和云計算加持,使之能更智慧地處理外部場景,快速適應復雜多變的大規模定制生產。

  除了在工業領域的諸多工序場景中,實現小規模、定制化的機器人部署,助力智能化、柔性化生產。技術融合也促進了新的產業業態。復合移動機器人“手腳兼具”的獨特應用價值,拓展了移動機器人的邊界,能夠深入更多場景及環節應用,這是當前全世界熱門協作機器人創新版圖上的重要垂直領域,打開了工業場景不斷深入的可能。

  例如在SMT車間,節卡使用了AGV+小助協作機器人+產線終端接口結合的模式,通過復合型配置,建立了車間到產線的原料自動配送。而通過這一自動化系統連接,可以整合過去碎片化式的車間信息及倉庫信息,實現精準的數字化管理。

  在協作機器人上,目前已經延伸出智能傳感、驅控一體化、機器視覺等核心技術,部分國內企業在傳感器、算法、控制系統、等方面已實現自研,讓機器人能夠接受以及處理更多數據,從而實現更大的智能化。

  ▍從交互到共融,協作機器人更遠的未來

  協作機器人影響的遠不止于當下。

  對于制造業而言,制造業數字化轉型這條道路,本質上就是我國長期堅持走的中國特色新型工業化道路——信息化和工業化融合發展道路。

  而如果把時間拉得更長,在人類工業化進程中,勞動、資本、土地、知識、技術、管理等先后成為重要的生產要素。新一代信息技術特別是大數據、人工智能技術的發展,數據成為價值的重要來源和競爭力的重要決定因素。云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術大幅度降低了市場交易成本,可以預想,隨著更多加入智能化單元的協作機器人普及,人機融合也會提升到一個新的水平。

  這種技術上的融合也加快了更廣泛的產業融合,信息技術產業與傳統產業的融合導致制造業的服務化、商業的無人化、農業的工業化正在更為普遍的發生。例如節卡的柔性智能協作機器人,就已經憑借其柔性化、智能化優勢,用在了在汽車、3C的應用已經常態化,食品、紡織等一般工業中,也用在了醫療、教育、養老等領域,甚至節卡智能巡檢機器人系統,更是在智慧城市領域這個更大舞臺上盡顯身手。

  阿里巴巴的曾鳴博士曾說:“如果你對時代趨勢判斷錯誤,那么你所做的決定和你現在所做的一切都是錯誤的?!笨梢园l現,成功的企業管理者一定是在對的時間做了對的事情。如今,從工業時代到數字時代,企業對產品、市場、客戶、行業的價值理解也應發生根本性的改變。更適應時代發展,能夠完成柔性化生產的協作機器人無疑是一個正確選擇。

  同樣,隨著“第四次工業革命”到來,麥肯錫公司全球董事合伙人、數字制造業全球負責人Enno de Boer表示:“過去,實現可持續性和韌性通常要以犧牲效率為代價,但如今這已經發生改變。企業現在可以使用數字指南和科技工具,提高運營的靈活性、敏捷性和可持續性。有了這些工具,他們就可以增強人的能力,實現可持續發展領域的突破并加快科技創新——這就是智能制造的秘訣。”我們可以發現,作為智能制造關鍵工具,協作機器人必然會在其中扮演更重要的角色。

  100年前,捷克作家恰佩克出版《羅素姆的萬能機器人》詮釋社會變革下的人類夢想時,提出了一個時至今日仍未過時的疑問:機器人究竟會是人類的助手還是威脅?一個世紀后,節卡等機器人企業更安全、更聰明協作機器人無疑已經給出了自己的答案。

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