智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,在制造过程中,该系统可以进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。
——全国政协委员,埃夫特公司董事长许礼进
焊接、喷涂、分拣、仓储……在智能工厂的每个车间里,几乎都能看到机器人的应用场景。机器人俨然已成为智能制造中智能装备的代表,一场以机器人作为重要支撑的制造业智能化变革正在进行。 工信部等8部门联合印发的《“十四五”智能制造发展规划》中就提出,到2025年,规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化,重点行业骨干企业初步应用智能化;到2035年,规模以上制造业企业全面普及数字化网络化,重点行业骨干企业基本实现智能化。而机器人作为制造业皇冠顶端的明珠,正在领衔推动形成一波“智”造工业新潮流。
智能制造正当时——机器人成刚需
制造业是一个国家竞争力的重要标志。在过去很长一段时间里,我国制造业水平较低,依托改革开放与人口红利形成的规模效益,成为“世界工厂”。但从近十年开始,我国制造业开始从低端向高端转型,从低附加值的劳动产品向高附加值的高精尖产品迭代。同时,伴随着人口老龄化的进程加快,不论是国家还是企业,都开始意识到制造业转型升级的紧迫性,主推“智能制造”。2015年,我国正式开始布局智能制造。 “智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,在制造过程中,该系统可以进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。”埃夫特长期聚焦机器人研发生产,在不断为制造业企业提供工业机器人以及跨行业智能制造解决方案的过程中,见证了传统制造业的转型升级和智能化改造,也深知他们的渴求。 在全国政协委员,埃夫特公司董事长许礼进看来,机器人作为智能制造领域中重要的信息采集、分析并执行的设备,替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势,是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。“从目前的实际应用情况来看,机器人已在汽车、电子工业领域广泛应用。而近年来,随着人工成本不断上升,机器人性能不断提升,机器人也开始在家具、家电、五金、卫浴、新能源等行业展开应用,领域更广,智能制造的参与度更深。”许礼进说。 而作为中国制造业民营企业500强、国家制造业单项冠军示范企业的圣泉集团,目前也在朝着自动化、数字化、智能化积极迈进。圣泉集团常务副总裁徐传伟告诉记者,今年1月,圣泉集团所属4家公司的16个生产车间、罐区87套生产装置及其配套辅助设施已开始“两化”改造,总投资2287万元。截至6月15日,已完成全部改造任务,增设2套立体仓储系统、2套自动包装及自动除尘系统、2套自动灌装系统、57台/套流量计、自控阀等仪表设备,并对相关DCS控制系统和控制方案改造升级,实现操作现场减人21人,降低了员工劳动强度,减少了人员操作干预,提升了车间本质安全。 “机械化换人、自动化减人、智能化无人、信息化管人”是制造业企业必然的发展趋势。徐传伟透露,“下一步规划中将进一步加大自动化、数字化、智能化投入,在目前立体仓储为推进目标的基础上,逐步实现车间生产自动化,仓储运输自动化。” 但徐传伟也提出,对于制造业企业来说,每一家的智能化改造都有其特殊的行业需求,如圣泉集团,危化品罐区安全生产是重要一环,公司计划为罐区配置智能机器人巡检整体解决方案,以激光防爆巡检机器人为核心配备巡检中心指挥调度系统,24小时全天候执行排除巡检任务,保障生产运行安全。但他也提出,当前已有的机器人很难做到防爆,大大限制了在化工领域的应用,希望能够尽快研制出适合防爆区域内使用的防爆机器人。
从围栏阻隔到人机协作——攻克卡脖子技术稳“C”位
显然,机器人作为智能制造和智慧工厂的核心装备已成为刚需。特别是新冠肺炎疫情暴发后,越来越多的制造业企业感受到了传统生产模式带来的压力,一大批企业开始向智慧工厂、无人工厂寻求突围,智能制造趋势强劲,机器人应用呈现出爆发式的增长。 据国家统计局数据显示,2021年我国工业机器人产量已达366044套,同比增长44.9%,产量创历史新高。见微知著,仅从广东佛山一地便可见一斑。佛山是全国唯一的制造业转型升级综合试点城市,全市现有制造业企业19万家,主导产业中陶瓷、空调、冰箱、铝型材等产量常年位居********。 “2021年佛山全市工业机器人产量为23482台,同比增长 96.4%,占全国比例约6.42%,特别是位于三龙湾的库卡机器人产量近1.8万台,为华南第一,约占全国产量的5%。而全市工业企业截至2021年底累计应用机器人达到近2万台。仅抛光机器人一项,保守统计未来5年佛山需求量就高达5000台。”佛山中德工业服务区(三龙湾)党工委副书记、管委会主任潘东生告诉记者,正是制造业大市转型过程中的巨大需求催生了佛山机器人应用的爆发式增长。 在智能制造巨大需求的推动下,机器人行业正在不断进化,并稳居智能制造“C”位。国产机器人企业中科新松总裁杨跞也指出,要跟得上智能制造趋势的最新需求,机器人行业还要考虑如何加快从传统工业机器人向智能机器人不断升级。他举例说,传统的工业机器人自重可能在一两百千克,新一代的机器人自重只有20千克左右,部署越来越方便。另外,新一代机器人可开展人机协同作业,不像传统机器人要用围栏隔起来。这种人机共融模式,才能使工厂生产效率实现更大的提高,达到智能制造的应有之义。 许礼进也认为,进入智能制造阶段,机器人作为智能制造中智能装备的代表必然成为刚需,但并不是简单地替代人力劳动,而是要向着人机协作更高层次地融合。 从目前实际情况来看,机器人在替换一些重复性高、劳动强度大的场景中应用较多,还处于工业1.0、2.0的阶段。许礼进判断,未来机器人将随着制造业需求升级逐步进入3.0阶段,除了具备目前功能外还应具备情感交互、人机协作、自学习、人机交互、语义分析和自然语言理解等多方面功能,同时机器人还需结合智能制造相关企业需求不断优化、提升,实现机器人在生产线全覆盖,真正实现智能制造。 更高的需求必然对机器人行业提出了更高的要求,也必须用“实力”应答。 从实际情况来看,我国机器人在制造企业中的应用还较多集中于运输、焊接等环节,性能相对比较单一,在工业机器人功能、性能、系统集成化水平及运动精度等方面以及更为智能的全流程覆盖上仍存在较大差距。“这就需要进一步加强机器人关键核心技术攻关,补齐专用材料、核心元器件、加工工艺等短板;面向重点行业需求,集聚优势资源,推进高端机器人产品研制,拓展机器人产品系列和种类,提升性能、质量和安全性。”许礼进说。 “如针对3C电子行业,在这些企业的智能工厂中,就需要摒弃围栏,不仅需要能够在狭窄的3C行业实现力控装配,还需要能实现力控打磨、牵引示教、碰撞检测等功能。”节卡机器人负责人举例说。 但要突破“卡脖子”技术并非易事。许礼进举例说,如减速机作为机器人核心零部件,占据机器人整机约35%成本,技术壁垒也较高,目前主要技术仍掌握在国外企业手中;此外机器人“芯片”问题一直以来也是制约机器人发展的关键因素,是直接决定机器人从感知到决策再到执行的关键。 而要解决以上问题,许礼进则认为,还需通过建立健全创新体系,发挥高校、机器人重点实验室、工程(技术)研究中心、创新中心等研发机构的作用,加强前沿、共性技术研究,加快成果转化;同时加大支持企业技术中心建设,鼓励骨干企业联合开展机器人协同研发,推动软硬件系统标准化和模块化,提高新产品研发效率,推进人工智能、5G、大数据、云计算等新技术融合应用,这样才能让机器人始终处于智能制造的“C”位。
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