《机器人的兴起:金属制造业三大趋势》

  • 来源专题:数控机床——前沿技术
  • 编译者: icad
  • 发布时间:2019-12-06
  •  机器人和人工智能(AI)是制造业新时代的核心,也是推动数字化工业发展的驱动力。机器人和人工智能在许多行业发挥着普遍重要的作用—提升准确性和一致性、缩短生产量、提高产品质量。越来越多的金属制造业工厂和实验室均使用机器人和人工智能技术,以提高效率和连接性。

      普华永道PwC的一项调查结果显示,早在2014年,全球59%的制造商便以某种形式使用机器人技术。据世界机器人统计报告,截止2017年,受金属制造业的异常增长(+55%)推动,工业机器人的销售额以每年30%的速度增长。

      如今,随着我们的生产越来越接近全自动化,需求也在进一步加速增长,我们的工作效率日益上升,不断减少了伤害和工人疲劳情况。

      以下是我们在金属制造领域发现的关于机器人如何改变方式的三大趋势:

      1.  创造效率—协作机器人的兴起

      除引入完全自动化的生产线外,一些行业还引入了协作机器人,这些机器人可与人们一起工作。

      事实证明,由人类和机器人组成的制造团队能填补人类空闲时间并显著提高整体效率。

      如今,许多制造商均面临铸造厂劳动力短缺的挑战。相反,我们发现机器人能承担脏乱、枯燥和危险的任务,继而为他们的人类同事提供更多的机会来处理更高级别的任务,同时提供更多一致性,从而提高质量。

      另一示例:大型零件制造商(例如卡车、越野车和农业、建筑和采矿设备的铸件和框架)。在通常情况下,此类制造商的能力受到限制,无法快速、稳定、安全地制造和移动500kg重的部件。因此,大型零件制造商转向利用机器人进行机器装卸、零件搬运、焊接、喷漆和组装,以提高生产能力和质量。

      2.  全天候厂房和实验室

      在金属制造过程中,可对机器人进行编程以便其在无人值守的情况下全天候运行,从而实现完全不间断的生产。在不断倡导“绿色”制造或可持续制造实践的世界里,机器人的强大之处在于其能在黑暗和寒冷环境中进行工作,从而节约成本和能源。

      机器人可在厂房识别流入和流经工厂或实验室的材料,测试样品以确保质量控制—在操作人员和实验室结果之间进行实时反馈,使操作人员能够在几分钟内做出反应,有些操作人员可能无需离开岗位便能做出必要的调整。机器人可从事所有艰苦的工作,同时不会感到疲劳—机器能像分析仪器一样辛勤工作。

      3.  云机器人技术

      云机器人技术属于新兴领域,能使机器人将机器人功能与人工智能和虚拟现实等其他数字工具相结合。云机器人技术亦能使机器人在连接云端的情况下共享信息和实时数据。

      在金属制造业中,信息占主导地位,云机器人技术具有保证制造质量的能力,并使得控制过程变得更简单更快。这就是为什么我们专门为用户设计软件的原因,因为该技术能够在基于云端的服务中快速、方便地发送、存储和检索分析结果,包括从某一位置管理一组仪器。

      但是谁能说在不久的将来,随着技术的发展,这些工作将不会由机器人来完成呢?这也是我们正在调查的事情。

      随着大量关注于精简制造、向自动化和工业4.0迈进,机器人不断兴起,这是我们都必须适应的现实。我们的团队正与客户合作,力图在金属制造的新时代发挥分析的力量。

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    • 据国际机器人联合会2018年2月发布的消息,全球生产自动化正在加速发展:2016年每1万名制造业员工中使用机器人的数量为74台,即制造业机器人密度的平均值为74台/万人(2015年该平均值为66台/万人)。按照地区划分,欧洲制造业机器人平均密度为99台/万人,美洲为84台/万人,亚洲为63台/万人。目前全球自动化水平最高的10个国家/地区分别是:韩国、新加坡、德国、日本、瑞典、丹麦、美国、意大利、比利时和中国台湾地区。   国际机器人联合会主席Junji Tsuda说:“机器人密度是一个很好的比较标准,方便比较各国制造业自动化程度的差异”,“由于近年来亚洲机器人的设备需求数量大增,该地区的增长率最高。在2010年至2016年间,亚洲机器人密度的年均增长率为9%,美洲为7%,欧洲为5%”。   图1和图2是主要国家/地区制造业机器人密度情况(图1高于世界平均水平,图2低于世界平均水平)。      图1 主要国家/地区制造业机器人密度情况(高于世界平均水平)(单位:台/万人)   资料来源:国际机器人联合会(IFR)      图2 主要国家/地区制造业机器人密度情况(低于世界平均水平)(单位:台/万人)   资料来源:国际机器人联合会(IFR)   亚洲   据羿戓制造所了解,全球工业机器人增长的主要动能来自亚洲,亚洲地区工业机器人应用大国有:韩国、新加坡、日本、中国(含中国台湾),其中韩国、中国大陆地区工业机器人需求强劲。   中国机器人密度的发展是世界上最有活力的。由于机器人销量的显著增长,特别是在2013至2016年间,中国制造业机器人密度从2013年的25台/万人增加到2016年的68台/万人,位居全球第23位。中国政府打算在2020之前使中国成为全球前10大自动化程度最高的国家之一,为此,到2020年中国制造业机器人密度将提高到150台/万人。此外,中国的目标是2020年销售10万国产工业机器人(2017年中国机器人供应商销售2.7万台,国外机器人供应商销售6万台)。   在世界范围内,韩国是迄今为止制造业机器人密度最高的国家——该国自2010以来一直处于领先地位。韩国机器人密度超过全球平均水平的八倍(达到631台/万人)。这种高增长率是大量安装机器人的结果,特别是在电气/电子工业和汽车工业中大量使用机器人。   新加坡排名全球第二位,2016年制造业机器人密度为488台/万人。在新加坡,约有90%的机器人应用于电子工业。   日本排名第四位,2016年制造业机器人密度是303台/万人,仅次于德国。日本是全球著名的机器人制造大国,2016年生产机器人15.3万台,创历史新纪录,约占2016年全球机器人供应量的52%。   北美   2016年美国制造业机器人密度显著增加到189台/万人,排名全球第七位。自2010年以来,国内生产设施现代化推动了美国的机器人销售。这种增长的主要动力是持续的生产自动化趋势,旨在加强美国工业在全球市场上的地位,并将制造业保持在国内,并在某些情况下再带回海外的制造业市场。汽车行业作为工业机器人的主要客户,仍占据着主导地位,2016年销售额约占总销售额的52%。美国的机器人销售额将在2017年至2020年间持续增长,平均每年至少增长15%。   加拿大制造业机器人密度也呈现上升趋势,2016年达到145台/万人(排名全球第13位),增长的动力主要来自于汽车行业。   墨西哥是汽车制造商和汽车零部件供应商的主要生产中心,向美国和越来越多的南美国家出口。墨西哥的汽车行业是机器人的主要客户,2016年汽车行业使用机器人的份额占比为81%。目前,墨西哥制造业机器人密度为31台/万人,仍远低于全球平均水平,排名第31位。   欧洲   欧洲自动化程度最高的国家是德国,制造业机器人密度全球排名第三,为309台/万人。2016年德国工业机器人的年供应量和运营存量分别占欧洲机器人总销售量的36%和41%。2018-2020年,德国机器人年度供应量每年平均会继续增长至少5%,增长的主要驱动力还是基于一般工业和汽车行业对机器人的需求增加。   法国制造业机器人密度为132台/万人(全球排名第18),远高于世界平均水平,但与其他欧盟国家相比相对较弱。欧盟成员国如瑞典(223台/万人)、丹麦(211台/万人)、意大利(185台/万人)和西班牙(160台/万人)均高于法国。但在新政府的领导下,法国正在恢复制造业的竞争力,这在一定程度上可能会推动未来几年安装新机器人的速度。2017年,法国的机器人设备数量预计将增加约10%,2018-2020年,年均增长率可能在5%到10%之间。   作为唯一的G7国家,英国制造业机器人密度低于全球平均水平,只有71台/万人,排名第22位。为了提高现代化和生产力,一般工业急需加大机器人的需求投资。较低的机器人密度表明了这一事实。尽管决定离开欧盟,但目前有许多关于外国和当地汽车公司扩能和现代化的投资计划。目前尚不清楚的是公司是否会因关税方面的不确定性而收回投资。   东欧国家斯洛文尼亚(137台/万人,排名第16)和斯洛伐克(135台/万人,全球排名第17),两者的机器人密度都高于瑞士(128台/万人,排名第19)。捷克共和国(排名第20位,101台/万人)。捷克共和国和斯洛伐克的机器人销量主要取决于汽车行业的需求。斯洛文尼亚是巴尔干地区中最成功的一个,主要用于汽车行业的机器人占总量的60%。
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    • 编译者:杨芳
    • 发布时间:2018-06-21
    • 全球合作提升品质、提高效率、开拓市场、分享制造服务新价值成为大趋势。前不久,在中国工程院、工业和信息化部、中国科学技术协会共同主办的智能制造国际会议上,全国人大常委会原副委员长、两院院士路甬祥指出,制造业已经进入全球协同、绿色智能、合作共赢的新时代,相信只要认知全球制造新特征,把握创新发展新机遇,发挥各自新优势,坚持公平互惠、透明对等的原则和WTO框架内关于关税减让、市场准入、国民待遇等承诺,就一定可以共同创造全球制造服务的新繁荣。 中国制造全面融入全球产业链 改革开放以来,中国全面融入全球市场经济,中国制造全面融入全球化产业链,成为全球制造产业链的重要组成部分。路甬祥指出,四十年来,中国制造在全球化竞争中持续快速发展,为中国和世界提供了大量质优价惠的产品,全球制造业从中国发展中赢得了巨大的市场和空前的创新合作机会。华为、中兴通信设备,中铁轨道交通装备,中国能源电力装备,海尔、格力家电,华为手机,联想电脑,大疆无人机等已经出口国际市场,中国也从发达国家进口了大量的高端装备、先进材料、集成电路、关键元器件、设计软件和操作系统。 路甬祥表示,当前,制造业正进入全球合作共赢的新时代,物联网、云计算、大数据、新一代人工智能、3D打印等技术创新和应用日新月异,宽带无线、智慧物流促进新型人才资源全球自由流动、优化配置。经济产业全球合作,云计算、云服务成为协同创新的新平台、新业态,大数据成为可近零成本分享、可无限增值的创新资源,成为新一代智能设计制造服务的信息数据基石。新一代人工智能将从产品终端智能拓展到终端云端协同智能,并将基于现场传感的成功智能发展到基于大数据的网络计算智能,从一条生产线、一个工厂拓展到全球网络智能设计制造服务。制造工艺正在从微米级减材制造拓展到纳米精准智能减材/增材制造,设计制造将更加自由精准、多样快捷。以大企业为中心的自动化大批量制造,正在向以用户为中心的个性化设计服务、规模化定制、网络协同制造服务转变。网络大数据正促进单位产品全生命周期的绿色制造向全产业链、全球绿色低碳设计制造、运行服务转变,数字化、网络化、智能化、绿色化已经拓展到了设计制造服务营销的全过程。 中国已进入高质量发展的新阶段,路甬祥强调,以推进供应侧结构性改革为主线,以提高发展质量效益为中心,加快实现质量、效率、动力变革,着力解决发展不平衡不充分问题,适应人民不断增长的高品质和多样化需求,践行新发展理念对中国制造高质量发展提出的新要求。中国将坚持发展实体经济,实施制造强国战略,传统产业将实施新一轮技术改造,促进升级增效;新兴产业集群将加快做大做强,绿色发展、创新发展、建设“美丽中国”“健康中国”“智慧城市”等,将为中国制造业向绿色、智能、创造转型注入强劲的新动能。 中国将成为全球制造新高地 中国提出的“一带一路”倡议,共商共建共享基础设施将带动中国制造服务进一步走向世界,也必将为中国与全球制造服务合作开拓新空间、创造新方式、提升新标准,合作共创人类共同繁荣的新未来。路甬祥认为,当前,全球制造创新链、产业链、生态链需要共创分享,新工业标准需要全球协同制定,可能面临的网络安全、商业数据和个人隐私泄露、技术伦理等新挑战,需要全球合作,共同应对。目前,无论是中、美、德、日、韩制造,还是空客、波音、中铁,三星、华为,大众、丰田,都离不开全球的创新链、产业链、服务链、生态链的支持,保护主义、单边主义、零和思维,不符合时代的潮流,最后只能孤立自己,融入全球制造合作共赢是唯一正确的选择。 路甬祥表示,中国将成为全球制造的新高地,中国将全面开放一般制造业,在市场竞标、标准制定、上市融资、政府采购、参与国家科技计划等方面,对中外资企业、国有民营、各类企业一视同仁,鼓励竞争,反对垄断,为制造服务企业创造权利机会和规则平等的发展环境。中国的法律政策环境不断完善,政府的监管服务更加规范有效,投资环境更加公平透明、稳定、可预期。中国不但有全球最现代化的信息网络,高速交通物流基础设施,向中高端快速拓展的最完整的制造产业创新链和产业链,最宏大的优秀的科技工程和数学创新人才队伍,每年有上百万件专利申请,而且在高铁系统、电子商务、无线支付、共享经济,北京、上海、杭州、深圳等城市的创新创业生态环境已经居国际前列,中国必然成为全球智能制造服务最具有创新活力合作共赢的新高地。 路甬祥强调,中国着力强基提质,推进绿色、智能、服务型制造,突破共性核心技术,鼓励支持创新设计,提升中国制造的数字化、网络化、智能化、绿色化发展水平,加快实现向中国创造、中国质量、中国品牌转变,这是中国经济实现高质量发展,满足人民不断提升的高品质、个性化、多样化消费需求的必由之路,也必然将改革开放以来中国制造与全球的互利合作推进到一个新阶段、提升发展到一个新水平。