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        中國工業機器人市場發展狀況及前景分析
        作者:admin 發布日期:2018/1/31 關注次數: 二維碼分享

              上世紀90年代,美國選擇了信息高速公路的科技發展戰略,而日本選擇了人工智能和機器人。經過20年,互聯網的發展速度遠遠超過機器人,而美國也站在了科技時代潮流的巔峰。今天,互聯網依然是主流,然而越來越多的人士卻預測機器人和自動化技術將是下一步改變世界的革命性技術。富士康100萬臺機器人計劃就呼應了這一預測。機器人時代來臨毋庸置疑。那么,此時此刻,中國的產業界是否已經做好準備?IT企業是否能使機器人更加智能化?賽迪智庫裝備工業研究所所長左世全告訴記者,我國本土機器人企業掌握的技術成熟度還不夠,可靠性還要加強。來自四大機器人企業之一的ABB集團中國機器人事業部精密組裝部負責人張暉則告訴記者,工業機器人是一個機電一體化的行業,IT企業可以發展先進的人工智能軟件系統。


        工業機器人


              中國需求正在激增:預計到2014年我國工業機器人需求量將達到3.2萬臺,成為全球最大的需求國。工業機器人通常由3個部份組成——機械系統、控制系統與智能系統。機械系統包含驅動機構(如:液壓式、氣動式及電動式)及執行機構(由基座、腰部、臂部、腕部和手部組成)。手部又被稱為末端執行器,視工作用途可以是夾爪、焊槍或噴嘴??刂葡到y負責計算手部在工作上所需的空間坐標定位、配合基座、腰部、臂部與腕部上的關節軸組轉向,決定機器人的工作姿態。智能系統是通過計算機軟件運算,決定手部最佳的點對點或連續移動路線,及進行干涉分析以避免與工件、夾具和其他設備發生碰撞,并快速地輸出工作程序,指揮控制系統達成所需的工作效果。


        工業機器人


              西門子工業軟件(SiemensPLMSoftware)亞太區市場部數字化制造市場經理雷偉鳴告訴記者,總體而言,今天的工業機器人是一個集成機電與計算機軟件的系統,企業須掌握良好的機械、伺服電機、精密減速器和傳感器系統的工程設計及分析能力,掌握綜合的計算機仿真、可視化和編程實力,并充分了解應用行業的工作準則及需求。我國工業機器人起步于上世紀70年代初期,經過20多年的發展,大致經歷了3個階段:70年代的萌芽期,80年代的開發期和90年代的適用化期。從開展工業機器人研究至今,中國的工業機器人產業在不斷進步中。近些年,我國先后涌現出新松機器人、博實自動化、埃夫特(奇瑞裝備)、巨一焊接、廣州數控、沃迪、青島軟控等近60家從事工業機器人生產的企業,但產品產業化應用程度較低,多數處于幾十臺的生產規模。就應用情況來看,近3年市場需求激增,并且由汽車產業向電力和電子、機床、化工等諸多領域拓展,市場需求空間大。2010年開始我國工業機器人需求量激增,比2009年增加了1.7倍,2011年比2010年增加51%,預計到2014年需求量將達到3.2萬臺,成為全球最大的需求國。這主要是因為我國勞動成本快速上漲,一些企業開始用工業機器人替代人工。國外品牌占據大部分市場中國80%的市場份額被ABB、FANUC、安川和KUKA四大企業占據。近年,機器人的普及化應用,已經由初期的單一機器人工作單元,發展為多個機器人的工作群組,甚至能組成完成整個制造流程的生產線。談到國際國內的差距,雷偉鳴告訴記者,國際與中國市場對機器人性能的關注都有共同點,如工作空間大、速度快、響應時間短、精度與可靠度高、自重輕、持重大、靈活性高、操作者界面改進、模組化、離線編程(OLP)、節能、操作成本相對低等條件。


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              但是,由于人工勞動力成本的差異,中國市場對應用機器人執行生產工作時,仍會使用人工進行上料、下料及堆垛的工作,造成自動化水平不夠高以及機器人與人工勞動力比例較國外市場偏低等現象。據國際機器人聯合會數據顯示,中國2011年的這一數字是21臺,國際平均水平是55臺,其中美國是135臺,德國是251臺,日本是339臺,韓國是347臺。而在中國市場上,日本及歐洲品牌的機器人產品占據了大部分份額。據了解,中國市場80%的市場份額是被ABB、FANUC、安川和KUKA四大企業占據。雷偉鳴分析認為,這些國外品牌藉著較早起步的技術優勢和實踐經驗,機器人的性能,尤其是控制系統、智能化與網絡化等性能都較中國產品領先。而中國本地開發的機器人產品性能限于關節型裝、點、搬運、碼垛機器人等系列產品,欠缺其自主性,如零件加工精度不夠高、關鍵部件幾乎全靠進口、研發力量零散而不連續、有影響力的本地大企業對自主研發熱情不高、生產批量少等因素,都阻礙著中國機器人產業鏈的發展。


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              IT機會在于集成合作:機器人控制系統將向著基于PC機的開放型控制器方向發展。工業機器人涉及技術跨學科、跨領域,而其控制系統堪稱“大腦”,也是IT企業可能有所作為的地方。控制系統是決定機器人功能和性能的主要因素,它的主要任務就是控制工業機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡、操作順序及動作的時間等。模塊化、層次化的控制器軟件系統、機器人的故障診斷與安全維護技術、網絡化機器人控制器技術等關鍵技術直接影響到工業機器人的速度、控制精度與可靠性。眼下,機器人控制系統將向著基于PC機的開放型控制器方向發展,便于標準化、網絡化,伺服驅動技術的數字化和分散化,多傳感器融合技術的實用化,以及工作環境設計的優化和作業的柔性化。國際模具及五金塑膠產業供應商協會秘書長羅百輝認為,軟件企業或IT企業在工業機器人領域的發展機遇,主要是針對控制系統與智能系統的自主發展,建立產業化平臺,扶持自主品牌整機企業,以規?;瘧脦映掷m研發,尋求技術突破。這些IT企業會碰到的難題包括制定與普及產業化平臺的標準,機電與軟件的系統集成,智能化地提高零件加工的公差精度,提高工程團隊的協同工作能力,形成自主的產業鏈架構,從而擺脫依賴進口技術的束縛。


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              美國新澤西技術學院(NJIT)機械及工業工程系教授PaulG.Ranky博士表示,軟件和復雜的機器人系統不能真正分開。雖然也有一些機會去創造機器人程序設計和仿真工具,或質量評估和控制軟件工具,以及為工業機器人系統而設的其他工具,但是高級工業機器人是復雜的系統,是由硬件和軟件與設備和諸如傳感器網絡、視覺系統、其他高級工業機器人和工廠控制自動化系統等其他系統緊密集成的,所以軟件不能被真正分開。西安工業機器人小編l建議,應該看看哪些是最好的工業機器人設計和制造公司,與他們聯系合作,精心設計集成系統和更多新的應用程序。許多人錯誤地認為,復制軟件就能解決問題。但唯一的解決方案是基于適當的協議,在共同的道德認識和國際版權、設計權法律的基礎上,與這些領先的公司開展合作,并一起創建新的系統。ABB集團中國機器人事業部精密組裝部負責人張暉也表示,機器人對于IT行業來說也許是一個機會,但是IT企業制造機器人的優勢不明顯,因為他們缺乏相關的機電知識,對于機器人控制和零部件構造的了解也很有限,這些都限制了IT企業參與工業機器人的研發和制造。IT企業可以發展先進的人工智能軟件系統,但是目前這些系統對于制造工業機器人的貢獻還很有限。


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              企業觀點:ABB集團中國機器人事業部精密組裝部負責人張暉。使用機器人可顯著提高生產效率:廣義來說,顧名思義,工業機器人最常用于工業制造領域,適合各種工作。其中應用最多的是汽車行業和食品飲料行業。機器人在汽車制造中的焊接、噴涂、動力總成等工藝中已有很多應用。在食品飲料工業,機器人通常用來代替人工進行拾料、碼垛和包裝等作業。比如今年年初和我們簽訂訂單的一家國內知名乳液集團,他們生產乳品的生產線產量大、產速高,需要大量工人將包裝好的乳品從生產線上撿拾、碼放到包裝箱里。整個過程勞動強度大,但是工作內容又十分繁瑣和枯燥,因此工人流失率非常高。對于企業來說,頻繁的招工會帶來額外的成本,培訓新工人成長為熟練工也需要一定的時間,同時,季節性的招工荒對于企業生產活動的正常開展影響也非常大。


               我們的項目團隊在實地考察了生產情況后,為客戶量身定制了一套機器人解決方案。我們利用機器手靈活地模擬人手將乳品從流動的生產線上分揀裝箱。這樣的好處是,相較于不同工人有不同的操作手法,機器人每次拾料的數量和碼放的路徑可以固定下來,這樣可以確保生產質量和生產時間,既方便企業控制質量和產量,也利于他們做生產統計。在一些需要重勞力的傳統領域,使用機器人可以顯著地提高企業生產效率,減少工人的勞動負擔。需要指出的是,近年來,電子行業使用機器人的比例也在逐漸增高,正在成為一個非常重要的業務部分。機器人目前比較集中于手機外殼等零部件的加工處理和整機總裝。這些工藝需要很大的人耗,又因為步驟重復容易讓工人工作心情低落,進而影響生產質量的穩定性。機器人的引入可以將人從危險、枯燥和辛苦的工作中解放出來,從事更有價值的工作。簡而言之,機器人的應用十分廣泛,在離散制造領域,比如3C行業,機器人多參與制造環節;在過程制造領域,比如化工行業,機器人多參加碼垛包裝等后端環節。我們期待未來在越來越多的領域看到工業機器人的身影。


               應用工業機械人的可變程序特性,可以解決多品種、中小批量生產或混流生產的自動化難題,實現“柔性生產”的概念。并且,機器人可以確保產品質量的穩定性、均勻性與一致性,并能節省材料和能源,提高產品的競爭力。此外,機器人也會用于高溫、噪音、粉塵、有毒、輻射、危險的環境下,進行一些單調或重復性的工作,彌補人工勞動力的不足。西門子工業軟件的Tecnomatix機器人及自動化設備規劃軟件使制造企業能夠通過虛擬方法,完成機器人及自動化系統,包括具有可變生產組合的高度自動化工廠的開發、仿真及試運行。多個工程專業可利用此虛擬環境,規劃并驗證從一個工作單元到整個生產線的制造系統。TecnomatixProcessSimulate技術通過支持系統層面的生產工裝設備離線驗證,實現虛擬試生產。Tecnomatix機器人及自動化設備規劃方案使制造企業不論使用生產單個產品的專用生產線,還是使用混線模式的生產設施,均能夠縮短新產品的上市時間。此方案可應用于由機器人、人工及其他設施組成的生產系統。這個強大的解決方案可以幫助制造企業提高生產能力,滿足更高的質量目標,并優化車間配置及利用率。Tecnomatix機器人及自動化設備規劃方案讓制造企業能夠利用一個協同化的3D環境,當構建完整的制造系統時,多位工程師就能夠彼此共享他們的工作單元設計,工程團隊就可以對設計變更進行快速響應,同時制定工作單元及生產線的構建決策。此外,這個方案提供基于事件的仿真和驗證功能,讓工程團隊能夠利用PLC設備,反映出實際車間中安裝的部件。這些虛擬設備的響應方式與對應的仿真就更一致與精確,同時大幅地縮短了量產的準備時間。它還能模仿不同機器人制造商的編程控制器,確保精確的編程、節拍時間及機器人軌跡。圖形化的用戶界面讓工程師可完全控制驗證中的信號。仿真功能使工程團隊更易發現變更,并通過可視化的方法把信息傳達給各個隊員。


               應用范圍:工業機器人在工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業,或是危險、惡劣環境下的作業,例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上,以及在原子能工業等部門中,完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。應用領域:隨著工業機器人向更深更廣的方向發展以及機器人智能化水平的提高,機器人的應用范圍還在不斷地擴大,已從汽車制造業推廣到其他制造業,進而推廣到諸如采礦機器人、建筑業機器人以及水電系統維護維修機器人等各種非制造行業。此外,在國防軍事、醫療衛生、生活服務等領域機器人的應用也越來越多,如無人偵察機(飛行器)、警備機器人、醫療機器人、家政服務機器人等均有應用實例。

              國內應用現狀:目前,中國工業機器人正在呈爆發式增長。相比較2010年,2011年的工業機器人銷售量增加了51%,達到22600部。其中,2006年至2011年間,工業機器人年度供應量增加了4倍。在工業機器人50年的發展歷史中,中國工業機器人的增長速度無人能及,中國將會成為工業機器人第一大消費國,并將做到“廠廠都有機器人,家家都有機器人”。技術發展方向:未來會向智能機器人發展。機器人的生產,機器人機構是載體,更多地取決于功能內涵。機器人水平高低取決于控制、軟件、智能等技術。沒智能的機器人只是低端機器人。


              機器人的未來發展需要信息化、網絡化支撐,依賴于控制技術、傳感技術的發展。未來的工業機器人將是典型的物聯產品??刂?、微電子、傳感、新材料等技術的發展,都將為智能機器人提供基礎條件。在這些機器人相關支撐技術發展后,機器人專家再研究如何融合創新,讓機器人向智能機器人發展。我國未來工業機器人技術發展的重點有:第一,危險、惡劣環境作業機器人,主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機器人;第二,醫用機器人,主要有腦外科手術輔助機器,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機器人,主要有移動機器人、網絡遙控操作機器人等。其發展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。

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