行者无疆——崛起的工业机器人

中国工控网 2013-07-31

工业机器人机器人abb

6310 字丨阅读本文需 13 分钟

  

  在人口红利拐点来临和产业升级的背景下,逐步走进公众的视野。我国经济结构转型的“推力”、人口结构变化造成劳动力短缺与制造业用人成本趋势性上升的“拉力”和产业政策扶持的“催化力”正触发着国内工业市场的蓬勃发展。工业机器人的发展也成为了自动化企业新的战略增长点。

  是自动化技术发展的高度产物,它综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科,由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备,它的是一个国家工业自动化水平的重要标志。近两年来,我国工业机器人市场非常活跃,国内科研院所、自动化企业在机器人技术及应用上不断突破创新,国外知名机器厂商通过引进先进技术、本土化战略布局推动着中国制造业产业升级的发展。除此之外,与工业机器人相关的控制器、伺服驱动等自动化厂商推陈出新,这意味着工业机器人真正的崛起,也将迎来发展的黄金期。本期gongkong特别策划工业机器人专题,通过采访国内外机器人厂商代表,以了解国内外工业机器人发展现状及与机器人相关的自动化产品、市场应用等热点话题。

  采访嘉宾:

  业务中国区总裁 李刚

  韩国现代重工工业机器人华北区销售经理 孙晓默

  深圳市众为兴市场部经理 刘勇

  背景链接一:

   是全球知名的电力和自动化技术领域的领导厂商。ABB 集团业务遍布全球100 多个国家。 1974 年ABB 在香港设立了中国业务部,随后于 1979 年在北京设立了永久性办事处1994 年 ABB将中国总部迁至北京,并在 1995 年正式注册了投资性控股公司-ABB(中国)有限公司。 2005 年,ABB 在上海设立机器人研发中心,其工业机器人产品不仅面向中国地区,同时满足全球用户需要。 目前, ABB 是唯一一家在华从事工业机器人研发、生产、销售、工程、服务等全价值链跨国公司。

  背景链接二:

  现代重工从1984年开始自主研发领先世界技术水平的工业机器人,通过不断地技术开发拥有了多项自动化系统方面的核心专利。汽车用工业机器人是现代重工采用最新科技的主力产品,并开发了独有机型,现在有20多种在售机型,负载能力从6KG到500KG之间的所有产品。现代机器人于2000年进入中国市场,2003年11月,韩国现代重工业株式会社与北京京城机电控股有限公司携手合作增资成立了机器人部,开展与北京现代汽车的合作。

  背景链接三:

  深圳众为兴是国家级高新技术企业,专注于运动控制产品研发、制造和服务。公司在国内领先的运动控制平台上,形成了运动控制系统(多轴运动控制卡、多轴运动控制器、步进系统、伺服系统、行业应用控制系统),数控设备(工业机器人、教学车铣床等)两大产品体系。经历十年发展,公司掌握了多项运动控制的关键核心技术,其中包括多轴同步控制技术,高速高精运动控制技术、基于总线的运动控制技术、人机交互技术、伺服驱动技术等运动控制平台技术;包括在机床、喷涂、激光加工、切割、点胶、制刷、LED等的行业应用运动控制技术。

  国内外机器人技术以及应用的差距

  李刚:从发展基础上看:中国工业机器人产业起步相对较晚,在装机数量和机器人密度方面与成熟市场还有较大差距。根据国际机器人联合会数据,2011年(2012年完整数据尚未出炉),中国工业机器人装机数量为74,867台,机器人密度为每10000名产业工人21台,都远远低于成熟市场水平。

  目前,中国工业机器人的应用仍较集中于汽车行业,根据国际机器人联合会2012年报告,在全球范围内汽车行业应用约占总量的40%,而在中国这一数字要更高一些,此外,即便是在汽车行业,中国市场的工业机器人应用也仍然集中于关键工艺,中国每万名汽车产业工人中所拥有的机器人台数为141台,而日本为1584台,意大利为1215台,德国为1176,我们和世界发达水平相比还有很大差距。我们相信,随着汽车工业的发展和升级,工业机器人在中国汽车行业仍然大有可为。

  中国机器人产业还刚起步,机器人应用的产业和领域还很有限,这需要我们所有的从业者共同努力,除了在传统行业扩大机器人制造的优势和影响力,还要在新兴行业发掘寻找更多机会。ABB机器人将继续秉承集团“在中国,为中国也为世界的理念”,加大对本地研发、生产和市场推广的投入,为本地市场和本地用户提供世界一流服务。

  需要指出的是,技术积累是一个长期的过程。机器人产品对可靠性有非常高的要求,在这方向,国际领先企业已经有几十年的经验积累,对于国内企业来讲,目前还刚起步,一定需要经历这样一个摸索的过程,技术才会日益精湛。

  孙晓默:在控制系统开发方面,国外机器人更胜一筹。从性能上来说,国外机器人较之国内机器人显现出精度高、速度快、运行稳定的优点。硬件的整合技术水平成熟。

  目前国内机器人虽然在实验阶段也完成了点焊、弧焊、搬运、码垛等多领域的应用,但从实际长期应用来看,并未得实践。在上下料搬运方面,已经开始能看到国内机器人的身影,但焊接等高难度的控制领域,还鲜有国内机器人的身影,这需要一个漫长发展过程。

  刘勇:国内机器人与国外机器人相比,存在着很大的差距。国外机器人发展已经有几十年了,而国内工业机器人的发展是近几年才被重视。目前,国外机器人品牌占据国内90%的市场,国内这么多企业占有不到10%的市场份额。

  国外机器人综合能力很强,比如材料的关键连接部分、装配工艺、软件算法等。比如,机器人中很重要的零部件谐波减速器,由国产材料做出来的谐波减速器寿命只能一至两年,一年后磨损就非常严重,谐波减速器的材料就直接影响着机器人的速度和精度。机器人的核心算法,国内机器人在轨迹平滑算法上都不够领先,因此打磨、焊接等机器人还是以国外品牌居多。

  在机器人应用上,目前跟机器人配套的很多传感器等相关的控制元器件大多采用国外品牌,这些品牌质量相对稳定,使用寿命长,同时对复杂现场环境实用性也较强。从这些传感器及元器件的角度来说,国内厂家也是有差距的。

  机器人主体相关的自动化产品发展现状及趋势

  李刚:ABB集团业务中包括驱动和运动控制产品,可提供灵活的驱动应用——简单的电机控制和系统方案,功率从1 kW到100 kW以上。运动控制驱动器系列包括:可用于高动态精密应用的单相伺服驱动器,可提高能效的直流母线共享的三相驱动器,恒定负载应用(例如传送带)的通用驱动器。我们的驱动器能够为运动控制各个领域提供阶梯式的方案,并发挥优异的性能。 同时,ABB可提供多种面向不同工业应用的运动控制解决方案,例如贴标、包装、瓶装、抓放、激光切割、堆放、定位剪切、飞剪、送料和卷绕。除了高性能的伺服驱动器外,运动控制解决方案还包括多轴运动控制器、旋转伺服电机、线性电机、可编程逻辑控制器(PLC)、人机界面(HMI)和安全技术。所有这些可无缝连接,从而提供整套运动控制解决方案。

  ABB机器人自行研制的最新第5代机器人控制器:IRC拥有15项专利和顶级的路径精度和节拍、柔性和强大的机器人语言、示教器-完美的操作工具、精益单元和协同工作工具、广泛的应用及强大的在/离线PC工具和通讯工具。

  从机器人行业来看,未来技术发展的关键在于机器人与其他自动化系统的无缝集成和控制,以及机器人与人共同工作的安全保障。因此,总而言之,无论是驱动系统还是运动控制,创造小,轻,快,安全和更智能更柔性的机器人将是未来主流技术发展趋势。

  刘勇:众为兴在驱动及运动控制上拥有核心技术,尤其是运动控制类产品优势明显。在驱动系统,一般应用采用我们自己的驱动技术,高端应用采用国外的驱动技术。

  驱动产品未来发展的方向是稳定性,机器人需要频繁启停,这将对机器人的稳定性做出了更高的要求,随着国内用户的特殊化需求越来越多的驱动系统也将被用户要求定制化。我认为运动控制的发展趋势将是操作越来越简便,不要求操作人员进行软件编程,操作人员可以通过简单的界面,类似于我们的智能手机,可以通过简单的按键操作的方式来控制机器人。

  机器人的行业应用

  李刚:ABB机器人业务于1994年进入中国,早期应用主要集中在汽车行业,例如ABB在中国机器人行业的第一单就是六台服务于上海大众桑塔纳车型的点焊机器人。随着中国汽车工业的发展,工业机器人在这一领域也得到了广泛应用,目前,ABB拥有包括冲压、白车身、喷涂和动力总成在内的服务于汽车生产全流程的世界领先技术。

  在支持中国汽车工业发展的同时,工业机器人也开始涉足汽车以外的行业,典型的行业包括铸造、金属加工等,在这里,机器人替代人力从事危险、单调、重复的劳动。ABB在中国发展10余年后,随着中国经济的腾飞,工业机器人开始服务于更多的行业,如电子加工、食品饮料、塑料橡胶、医药、化工、建筑、交通等。在这些领域,机器人可以有效地帮助客户提高生产柔性、生产效率和产品质量。

  进入新世纪以后,中国的宏观经济形势也发生了新的变化,一个显著的特点是劳动力成本的上升和供给的下降,与此同时,劳动人口对职业健康与安全的关注也在不断加强,受这一因素影响最典型的工业行业是电子行业,特别是其中的3C行业,这也是我们未来关注的重点之一:如何将劳动力从简单、枯燥、重复的劳动中解放出来,从事更有价值的工作。

  有鉴于制造业的整体变化,对于ABB机器人来说,未来的重点战略是:在汽车及零部件这一传统应用领域继续保持市场优势,不断帮助客户提高生产柔性、产品质量和生产效率。加大新产品新应用开发的力量,推广工业机器人在食品饮料、塑料橡胶、金属加工等行业的应用。深入发掘新的行业机会和应用机会,典型的行业包括深受劳动力短缺问题困扰的3C行业,深受职业健康与安全问题困扰的金属打磨应用。推广服务业务,帮助客户提高机器人系统的性能表现和设备寿命,实现可持续发展。ABB机器人拥有从备品备件、现场维修、预防性保养、远程诊断到教育培训的全方位服务业务。2012年ABB机器人在上海张江高科技园区成立了区域备件分拨中心,中心库存2800种备件,全天候运行,紧急服务24小时内发运,同时为客户提供库存管理服务,存有20种机型140个备件包方便客户选择备件,提高客户备件消耗及补库管理效率。

  孙晓默:目前主要用汽车焊装,轨道客车焊接,和液晶玻璃基板搬运三大领域。未来比较看好的新领域是机加工、家电业,食品,医疗的应用,对液晶玻璃基板的市场依旧看好,这些领域对机器人的需求量将持续上涨。

  刘勇:众为兴机器人主要用于电子行业,这与珠三角行业分布有关,这类机器人主要是轻负载和小型化机器人。我们的产品多事4轴、6轴的负载10KG以内,臂展2M以为的机器人。这与国外产品相比,我们的机器人性价比高。

  未来机器人将会越来越多的应用在劳动密集型及对认识安全要求高的行业,如电子行业、五金加工。从功能上来说,喷涂、点胶、焊接、搬运、装配、五金监测、冲床上下料以及配合视觉系统的外观监测等领域将对机器人应用需求越来越多。

  企业竞争优势

  李刚:ABB一直秉承“在中国,为中国也为世界”的理念。截至目前,ABB是唯一一家在华从事工业机器人研发、生产、销售、工程、服务等全价值链业务的跨国公司。对于机器人业务来说,中国已成为ABB集团重要的机器人研发和生产基地。我们提供品种齐全的机器人产品和丰富完善的机器人应用技术;与此同时,ABB也为客户提供从备品备件、现场服务、培训到系统服务的全生命周期服务,让关怀由始至终。

  ABB是全球范围内领先的工业机器人技术提供商,也是一家本土化十分成功的企业。ABB机器人在中国的业务隶属于上海ABB工程有限公司,我们1994年开始在中国开展业务,2005年开始本地研发和本地生产,2009年迁址上海康桥扩建产能,系统业务走向国际市场。今天,80%的机器人型号和90%的机器人产品已经实现本地化生产,从2005年到2012年,ABB机器人在中国超越市场发展速度,保持年均30%的业务增长,中国市场装机总量超过16000台。

  孙晓默:现代重工不断的技术革新力和全面的柔性生产能力,以及机器人自身的性价比,是我们的主要优势。7月下旬,我们刚刚优化完成机器本体的精度,现代机器人将更加高精准的质量服务于用户,并换代负载30KG以下的机器人,更新设计后,小型机器人更加轻量化,符合便捷灵活的工艺要求。同时,我们还推出了防爆的喷漆机器人,这是现代机器人对一个新应用领域的开拓。

  全面的柔性生产线是针对目前中国市场的特性而言,中国市场对机器人需要量的暴涨,实际上是自动化需求的导向。大部分的户需要的是一个完整的交钥匙工程,甚至是一条以机器人为主的柔性生产线。因此,如果是没有柔性生产的设计和制造能力,将不能尽善尽美地服务客户,但现代可以做到。

  刘勇:随着机器人的本体机构件、减速器及电机等硬件产品的解决,机器人领域的技术关键还是在运动控制。众为兴致力于运动控制领域已有10年,积累了丰富的技术经验。自2008年进入机器人行业,在珠三角地区拥有众多电子行业用户,有一定的行业经验。地处深圳优势的地理位置,使我们在服务能力上能够及时满足华南电子及五金客户的要求。

  应用案例

  李刚:天津长城于上世纪70年代开始生产汽车,创业伊始,本土品牌汽车的生产还是大量依赖人工,包括车身的焊装都是由人工完成的;慢慢地企业意识到必须通过技术的力量提高产品的质量,于是引进了27台ABB机器人用于其最新发布的哈弗H6高端SUV车型进行车身焊接作业;与传统的气动焊钳相比,ABB机器人采用了伺服焊钳进行点焊,焊接速度快,每个焊点的焊接速度为3秒,比采用气动焊钳速度提高25%,同时提升了车身的焊接品质和车身抗冲击能力。像这种应用机器人给企业代理效率的提升案例较多,2012年70台ABB最小的机器人IRB 120被应用到雷柏公司深圳厂区的生产线上,这70台机器人将300名工人从繁重枯燥的机械性工作中解放出来,不但提高了生产效率,还为企业节省了一半成本;同时,这些机器人也帮助雷柏将产品开发周期缩短了15%,将工作节拍循环从5秒降低到3秒。

  孙晓默:以一个中型企业为例,北京的某高压开关柜厂的弧焊工位,未采用机器人生产以前,一天只能焊接2个开关柜,造成客户订单的拖延,制约公司的发展。后经过我们的设计,仅增加了一台弧焊机器人后,产量跃升为5台/天。该厂在应用了机器人之后生产瓶颈得以突破。由此可以看出,机器人并不是只有在大型生产企业中才能发挥作用,对于中小型企业,机器人所牵动的效益与庞大的汽车生产厂意义完全相同。

  刘勇:华南的某汽车配件厂,该企业生产塑料制品。从注塑机下来的产品要做切水口工序,以前该厂安排一台注塑机需要1~2名工人,轮班做切水口。除此之外,注塑机周围的温度非常高,易发生事故。因此该企业使用了众为兴一台代替人工,完成该工序。对企业来说,只需两年时间,企业的投资成本就会收回。

  除此之外,华南某五金件加工厂,在产品镀膜之前要对工件进行打磨。以前打磨是人工,粉尘很大,工作环境很恶劣。现在该厂换成了机器人,它不仅解决了工人工作环境恶劣的状况,而且还为企业提高了效率。

  战略布局与市场规划

  李刚:ABB机器人全球销售和服务机构遍布在53个国家的100个地区,为ABB机器人产品提供全方位支持。ABB是全球领先的工业机器人供应商,目前已在世界范围内安装了 20 多万台机器人。目前,我们设在上海康桥的生产基地已发展壮大为ABB机器人全球两大生产基地之一,单班生产能力达到每年6,000台(另一家在瑞典),我们在中国生产的机器人产品不仅服务于中国市场的需求,更服务于全球市场的需求;与此同时,我们还拥有全球唯一的喷涂机器人生产基地,产品服务于全球市场。

  创新是ABB的DNA,ABB正不断加大在机器人研发方面的投入,以期更好地帮助客户提高生产效率和产品质量。秉承“在中国,为中国也为世界”的理念, 2005年,ABB在上海设立了机器人技术全球研发中心,截至目前,中心已成功研发出三款新型机器人产品,包括全球速度最快精度最高的小型IRB 120,全球速度最快的码垛机器人IRB 460,高效弧焊机器人IRB 1520ID。

  拓展机器人的应用领域也是我们的重要发展方向,正如之前已经提到的,工业机器人的应用正从汽车工业向一般工业延伸,除了之前提到的金属加工、食品饮料、塑料橡胶、3C、医药等行业,机器人在风能、太阳能、交通运输、建筑材料、物流甚至废品处理等行业都可以大有作为,这也是ABB的努力方向。正如ABB集团的口号一样:用电力和效率创造美好世界。

  孙晓默:目前现代重工已在北京,上海,广州设立直销中心,正在计划向东北和西部扩张。西部将是未来重点攻克的地区,目前我们在该地区已取得一部分机器人市场份额,同时也看到西部的潜力,将计划以成都为中心,辐射周边,重点部署。

  市场规划上,重点开发码垛与搬运市场。这是与前几年有所不同策略,以前我们重点将精力集中在焊接市场的开拓。实际上,我们发现中国新兴行业对机器人的需求,码垛与搬运问题更凸显。这种重复性高,无特殊技能要求的工作岗位,对工人来说枯燥乏味,又具有一定的危险性,但对机器人来说最合适不过。

  刘勇:目前我们机器人产品销售主要还是集中在珠三角。未来三年,我们将逐步向着长三角、华东地区复制我们在珠三角的成功案例,甚至下一步将考虑通过寻求合作伙伴的方式扩大机器人在华东市场的销售。

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来自:中国工控网
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