《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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    • 编译者:杨芳
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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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    • 来源专题:数控机床——战略政策
    • 编译者:杨芳
    • 发布时间:2018-06-21
    • 我国制造业创新能力还不强,关键核心技术对外依存度偏高,以企业为主体的技术创新体系尚不完善,必须依靠创新驱动促进产业转型升级。 我国创新驱动发展战略也应以制造业转型升级和抢占国际竞争制高点为主要目标,通过技术创新、产品创新、商业模式创新、业态创新、品牌创新和管理创新等手段推动我国制造业转型升级,加快制造业向高端化、品牌化、绿色化转型,提升整体效益和综合竞争力。 制造业是国民经济的主体,是国家间经济角力和竞争的主战场,彰显着综合国力。我国制造业创新能力还不强,关键核心技术对外依存度偏高,以企业为主体的技术创新体系尚不完善,必须依靠创新驱动促进产业转型升级。与此同时,创新驱动的根本目的是为了促进产业升级发展,制造业具有产业链条长、带动作用大、创新活动密集、发展空间广阔等特征,是产业创新发展的主体和中流砥柱。德国、美国、日本等创新强国正是通过将创新成果源源不断地应用到制造业,促进制造业升级发展取得了巨大成绩。我国创新驱动发展战略也应以制造业转型升级和抢占国际竞争制高点为主要目标,通过技术创新、产品创新、商业模式创新、业态创新、品牌创新和管理创新等手段推动我国制造业转型升级,既要推动战略性新兴产业蓬勃发展,也要注重用新技术新业态全面改造提升传统产业,加快制造业向高端化、品牌化、绿色化转型,提升整体效益和综合竞争力。 全球制造业变革新趋势 进入新世纪以来,特别是国际金融危机以来,新一轮科技革命和产业变革不断孕育突破,发达国家重新审视发展战略,纷纷提出以重振制造业为核心的战略布局,全球制造业格局发生深刻调整,新一轮产业变革蓄势待发,并带来制造业技术体系、生产模式、组织形态的重大变革,全球制造业发展呈现出智能化、网络化、服务化、绿色化等新趋势。 (一)“大物移智云”加快发展,生产方式更加智能化 随着“大物移智云”等新一代信息技术的发展以及信息化水平的普遍提高,数字技术、网络技术和智能技术日益渗透融入产品研发、设计、制造的全过程,推动产品生产方式的重大变革。主要发达国家和跨国企业均把智能制造作为新一轮发展的主攻方向,德国提出工业4.0、美国发展工业互联网、法国实施未来工业计划等,一些跨国企业也纷纷加大智能化改造、先进机器人研发的投入力度,传统制造加速向以人工智能、机器人和数字制造为核心的智能制造转变。据麦肯锡咨询公司预测,到2025年,发达经济体中15%-25%的企业制造将实现智能化和自动化,而新兴经济体中该比重将占5%-15%。 (二)规模化生产向定制化生产转变,组织方式日益网络化 新一代信息技术的推广普及,特别是互联网的应用发展,带来制造业生产方式的重大变化,也推动了制造企业组织流程和管理模式的创新,内部组织扁平化和资源配置全球化成为制造企业培育竞争优势的新途径。与此同时,网络发展带来的众创、众包、众筹、线上线下互动等方式,可以汇聚全球的创新资源为企业提供生产研发服务,网络协同创新成为新的风向标。 (三)生产制造和服务环节加速融合,产业链条服务化趋势明显 随着制造业和服务业融合程度的加深,服务化已经成为引领制造产业升级和保持可持续发展的重要力量,是制造业走向高级化的重要标志之一。服务型制造日益成为新的产业形势,推动制造企业从单一产品提供商向产品与整体解决方案提供商转变,产业价值链重心由生产端向研发设计、营销服务等转移,推动全生命周期管理、总集成总承包、电子商务等新业态新模式快速兴起。国际商业机器公司(IBM)、通用电气公司(GE)、耐克(NIKE)、罗尔斯-罗伊斯航空发动机公司(ROLLS-ROYCE)、米其林轮胎等众多知名跨国公司的主营业务都已经实现了由传统制造向制造服务业转型。 (四)绿色发展理念深入人心,生产过程加速绿色化 随着制造业发展与资源环境制约矛盾的日益突出,为实现资源能源的高效利用和保护生态环境,主要发达国家纷纷提出绿色化转型战略和理念,欧美的“绿色供应链”、“低碳革命”、日本的“零排放”等新的产品设计理念不断兴起,“绿色制造”等清洁生产过程日益普及,节能环保、新能源、再制造等产业快速发展,并成为发达国家重塑制造业竞争力的重要手段。 我国制造业发展现状和问题 经过改革开放40年的快速发展,我国已成为世界第二大经济体和最大的世界工厂,形成了门类齐全、独立完整的产业体系,总量规模大、参与国际分工程度高,在全球制造业占据重要地位。 (一)总量规模全球第一 经过多年的持续快速发展,我国工业总体规模不断扩大,综合实力显著增强,不仅对我国经济和社会发展做出重要贡献,也成为支撑带动世界经济增长的重要力量。从国际比较看,1990年我国制造业占全球比重为2.7%,居世界第九;到2000年上升到6.0%, 居世界第四;2010年为19.8%,超过美国跃居世界第一工业大国;2015年已高达26.7%,比排名第二的美国高9个百分点,持续保持领先地位。 (二)结构调整成效显著 受市场需求规模逼近峰值、资源环境约束强化和制造业结构调整力度加大双重影响,我国制造业结构调整步伐加快。钢铁、冶金、电解铝等传统制造业领域出现大量产能过剩,增长乏力;而新一代电子信息、高端装备制造、新能源、节能环保、生物医药、新能源汽车等战略性新兴产业却保持较快发展,先进产能比重快速提高,2017年底,我国战略性新兴产业产值占GDP的比重提高至10%左右。高技术产业快速增长和占比提高也是工业结构优化的重要表现,近五年高技术制造业增加值增速保持在13%以上,比全部工业快6个百分点以上。部分先进制造业前沿领域表现颇为耀眼,2017年工业机器人和新能源汽车同比分别增长68.1%和51.1%,集成电路、航空发动机及燃气轮机、大型飞机、5G通信等重大项目也加快突破发展。 (三)竞争力和创新能力明显提升 近年来,在创新驱动发展战略引领下,工业企业研发投入快速增长,企业研发投入强度从2008年的0.61%增加到2017年的1.1%左右,我国制造业技术水平持续提高,自主创新能力显著增强。根据德勤全球消费与工业产品行业团队与美国竞争力委员会编写的《2016全球制造业竞争力指数》,2016年中国制造业全球竞争力指数位居全球第一,是目前最具竞争力的制造业国家。从创新能力看,根据世界知识产权组织、美国康奈尔大学、欧洲工商管理学院共同发布的《2017年全球创新指数》,我国的全球创新指数在128个经济体中名列第22位,比2012年提升12位,成为该报告发布10年来第一个跻身全球22强的中等收入经济体。 尽管我国制造业发展取得了显著成效,但仍存在如下突出问题:一是有效需求不足,产能过剩矛盾凸显,有效供给不能完全适应消费结构升级的需求,需要提高供给侧对消费结构升级的适应性和灵活性;二是“大而不强”问题突出,部分行业领域关键核心技术缺失、产品质量不高;三是传统比较优势弱化、资源环境约束趋紧、体制机制束缚问题突出;四是产业向中高端迈进遇到发达国家“再工业化”和新兴经济体“分流”两头挤压,制造业转型升级的难度较大。 我国制造业强国建设的战略部署 为应对新一轮全球制造业领域竞争,切实提升我国制造业核心竞争力,我国应把握发展机遇,实施“制造强国”战略,不断提高制造业创新能力和基础能力,推进信息技术与制造技术深度融合,促进制造业朝高端、智能、绿色、服务方向发展,培育制造业竞争新优势。 (一)全面提升工业基础能力 工业基础能力直接决定着产品性能和质量,是建设制造强国的重要基础和支撑。但是,长期以来,我国“四基”发展严重滞后,使我国制造业长期处于全球制造业产业链的中低端,成为制约我国制造业发展的“卡脖子”难题。必须加快实施工业强基工程,围绕高端发展和传统产业转型升级需求,梳理出需要重点攻克的关键基础材料、核心零部件、先进基础工艺、产业技术基础等瓶颈制约,集中力量予以各个突破。 (二)促进重点领域突破发展 一是加快发展智能制造。着力攻克关键技术装备,夯实智能制造基础,培育推广智能制造新模式,推进重点领域智能制造成套装备集成应用,培育推广智能制造新模式。二是全面推行绿色制造。加快实施传统行业绿色改造升级,积极引领新兴产业高起点绿色发展,推进资源高效循环利用。三是积极发展服务型制造,引导企业通过创新设计、供应链管理、全生命周期管理、总集成总承包服务等,延伸服务链条,促进服务增值。四是注重创新驱动传统产业升级。实施“制造业重大技术改造工程”,重点支持轻工、纺织、机械等传统行业技术改造、共性技术研发和核心零部件国产化,推动传统产业内涵式发展。实施创新成果转化促进行动,鼓励和支持企业技术中心、工程实验室、科技重大基础设施等创新载体改造提升。实施清洁生产行动,鼓励采用先进的节能、节水和清洁生产工艺技术实施升级改造。 (三)加强质量品牌建设 质量品牌是企业乃至国家核心竞争力的综合体现。加强质量品牌建设的过程实际上就是提升产品质量、改善服务、技术创新的过程。为此,要把增品种、提品质、创品牌作为增强企业和产品竞争力的重要抓手,按照中央推进供给侧结构性改革的重要部署,实施质量强国战略,开展质量品牌提升行动,支持企业提高产品全生命周期质量追溯能力。 (四)推进“制造业+”发展 随着制造业智能化、网络化、服务化步伐加快,制造业与相关产业和要素深度融合,催生更多引领制造业发展的新模式、新业态。为此,要把握“制造业+”发展趋势,按照加快建设实体经济、科技创新、现代金融、人力资源协同发展的产业体系的新要求,促进“制造业+科技”、“制造业+金融”、“制造业+人才”等要素深度融合,催生“制造业+生产性服务业”、“制造业+互联网、大数据”等一批新兴产业加快发展。 (五)切实改善营商环境 营商环境也是竞争力。面对发达国家再工业化、特朗普制造业回流和新兴经济体加快制造业发展的竞争态势,一是积极挖掘潜力,针对企业用工、税费、物流、融资、能源等成本问题,采取务实措施,降低实体企业成本,二是需要从体制机制的改革上发力来提升营商环境质量,加快完善现代高效的政府治理体系,提升政府治理水平,以政府效率提高换得制造业效率改善。.