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下一代机器人将改变全球制造业格局

日期: 2018-04-11
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新一代机器人就要到来,它们更智能,更灵活,更容易合作,更具有适应能力。这些机器人将会为工厂带来巨大变化,有可能改变全球竞争格局。

  目前用于生产的机器人大都体型巨大,它们一直挥舞的机器臂会对任何靠的太近的人造成危险。它们所能完成的工作也很有限,比如焊接、喷漆,或者吊装重型部件。

  最近进入工厂和实验室里正在研发的机器人属于完全不同的类型。它们能够跟工人并肩工作,且不会对工人造成危险。它们帮助组装各种产品,大到飞机发动机,小到智能手机。很快,一些可轻松预先设定程序的机器人将用于生产,它们不再需要专家监视。

下一代机器人将改变全球制造业格局

这些机器人不但会改变越来越多的产品的制造方式,还可能会彻底改变企业之间和国家之间的竞争格局。现在机器人越来越便宜,也更容易购买到,它们将能帮助小型制造商跟巨头们面对面直接竞争。机器人能够降低劳动力成本,美国等高薪酬国家将不必再把部分生产过程外包到中国、墨西哥等拥有廉价劳动力大军的国家。

  一些最新的机器人是专门为完成组装消费电子产品这类需要细心和技巧的工作而设计的,这类工作现在大部分外包到亚洲由工人手工完成。现在至少有一家公司声称其机器人最终会在美国缝制服装,接手血汗工厂里最常见的工作。

  波士顿咨询集团(Boston Consulting Group)的高级合伙人哈尔·瑟肯(Hal Sirkin)说:“机器人将改变制造业的经济算盘,人们将花费更少的时间追逐廉价劳动力。”

  现在,工业机器人最常见于汽车厂——汽车制造业一直是采用机器人技术最多的行业——它们做的都是一些粗重活:重型吊装、焊接、施胶和喷漆。大部分的最终组装过程还有由人工来完成,特别是安装小型零件和布线等工作。

  很快,机器人将能够承担一些需要灵活技巧的工作。

  在法国克里昂的雷诺汽车制造厂,由丹麦Universal Robots AS制造的机器人正在将螺丝拧进发动机,特别是往那些人手难以够着的部位拧螺丝。这些机器人运用1.3米长的、有6个旋转接头的机器臂来完成工作。它们还要确保所有部件都安装妥当,并检查确保使用了正确的部件。

  目前的机器人有若干变化趋势。其中一个趋势是,它们变得越来越轻。雷诺使用的这些机器人只有大约29公斤,可以轻易移动到另外一个地方重新安装。雷诺从Universal Robots购入了15台机器人,并打算在年底之前增加一倍。

  科研人员希望研发出更多可以轻松安装和随处移动的机器人,企业不再需要花重金购买固定到地面的工具和设备。有了这些机器人,制造商就不用花大量时间和资金重新改造工厂就能生产出小众或者客户定制产品。佐治亚理工学院机器人研究中心主任亨里克·克里斯滕森(Henrik Christensen):“我们正在逐渐淘汰那些笨重的只能完成一件工作的机械和设备,转而使用可以轻松改变用途的机器人。”

  另外一个正在发生的大趋势是:雷诺机器人“具有协作能力”,可以靠近工人工作。旧式工厂机器人用力挥舞钢臂,人如果靠的太近就有可能被击倒。这些协作机器人使用了声呐、摄像头或者其他技术,能够觉察到周围是否有人。如果有人靠近,它们就会慢下来或者停止工作,以免伤到人。

下一代机器人将改变全球制造业格局

这些类型的创新不仅限于汽车工业。瑞士的 ABB Ltd和波士顿的Rethink Robotics Inc. 等公司最近推出了专门设计来组装消费电子等产品的机器人。这些机器人能够跟人肩并肩处理小型零件,而不是用来吊装重型部件、焊接或者喷漆。

  这些机器人做的另外一种精细活就是检测零件是否正确安装,这是上一代的笨拙机器人做不到的。在今年四月在德国举行的商品展览会上,库卡机器人有限公司展出了一部正在给洗碗机安装水管的机器人。库卡公司的机器人使用扭力传感器判断零件是否安装在正确的位置。库卡的创新经理多米尼克·博瑟尔(Dominik Bösl)说:“这个机器人能像人那样把零件安装到正确的位置。”

  这种能够完成精致工作的机器人正被应用于各种行业。美国无菌药品公司JCB Laboratories将于今年11月份在美国堪萨斯州威奇托的一家工厂使用机器人包装药品。这些机器人将完成拿起注射器,灌入药物,盖上盖子等工作。JCB的这条生产线是由弗吉尼亚州的ESS Technologies Inc.公司设计的,使用了三台由日本发那科公司生产的机器人。这些机器人的工作速度将是工人的五到六倍。

  使用机器人还能降低人类出错或者造成污染的风险。JCB总裁布赖恩·威廉森( Brian Williamson)说:“这些机器人工作非常精准,不会因疲倦而工作出错。”威廉森说这些机器人将淘汰两种工作,相关工作会被安排做其他工作。

  Fender乐器公司在加利福尼亚州科罗纳的工厂使用发那科机器人为吉他涂上聚酯和聚氨酯涂层。这家公司的发言人说机器人涂的又快又匀,工厂里的工人可以专注于对乐器的外观和声音更重要的领域。这类工作包括设计、抛光和组装。

  机器人产业的一些人士发现越来越多的行业使用了机器人。ABB公司的全球机器人技术主管Per Vegard Nerseth预计手表、剃须刀、牙刷和玩具制造商对机器人的需求将会日益增加。他还认为机器人还会制作蛋糕、切菜和肉、清洗窗户。

  位于亚特兰大的初创公司SoftWear Automation Inc.开发了据这家公司称可以缝制衣服的机器人。这家公司希望机器人能让服装生产从低工资国家迁回美国。

  但是这一美好愿望可能不会实现。

  美国、欧洲以及其他高薪酬国家和地区应该能从这些趋势获益,但是享受高科技带来的益处的不只是这些国家。中国也在大力投资于机器人,中国人口在老龄化,中国工人工资一直在上涨。根据贸易团体国际机器人联合会的数据,到目前为止,中国平均每1万名制造业工人配备30台机器人,落后于韩国(437)、日本(323)、德国(282)和美国(152)。但是,该联合会预计,明年中国使用的工业机器人总数将超过北美。市场调研机构IHS Technology预计中国的机器人销量在2019年将从去年的5.5万单位增长到21.1万单位。

  当然,国与国之间的制造业竞争不仅仅跟机器人有关。决定商品在何处生产的因素还有税收、法规、熟练工人和供应商、能源成本以及是否愿意长期投资。波士顿咨询集团哈尔·瑟肯认为,要想在全球制造业竞争中获得一席之地,投资机器人和有效使用机器人是必须的。即使是现在依靠廉价劳动力的国家将来也将被迫采用机器人,否则会失去更多的就业机会。

  即使机器人的使用会造成制造业的迁移,但机器人对劳动力本身的影响好坏兼有。更多地使用机器人意味着工厂车间需要的工人数量减少,那些做不需要太多教育的重复劳动的工作最容易受到影响。然而,即使是高度自动化的工厂也需要做设计、工程、设备维护和维修、市场营销和物流等工作的员工。

  而且,机器人必须在未来的几年里进一步发展,电子产品等的组装工作才能大部分转移到美国和欧洲。

  现在的协作机器人经常遇到的一个问题是,一旦有人靠近它们,它们就必须慢下来,甚至停止工作,这造成生产中断。我们这里以Baxter机器人为例来说明这个问题。Baxter是Rethink公司生产的双臂协作机器人。

  Rethink在三年前大张旗鼓地推出了Baxter,但是rethink只售出了不到1000台Baxter机器人,而且Baxter主要被用来完成搬运材料、拿起零件、拆箱或者装箱等简单的工作,部分原因是,由于安全考虑,该机器人的工作速度受到限制。

  Rethink总裁和知名机器人研发人员罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks)说,Baxter提供了学习经验,让生产商和其他人看到了协作机器人的潜力。Rethink在3月公布了新的机器人Sawyer,Rethink说Sawyer的速度最快达到Baxter的两倍。

  机器人技术面临另外一个障碍是,制造出拥有接近人类精细动作技能的机器人。虽然近来机器人技术取得了长足进展,但机器人仍然难以处理布匹、电线等柔软物品。

  麻省理工学院的助理教授朱莉·沙阿(Julie Shah)说:“人类可以轻松处理柔性材料,但这对机器人来说非常具有挑战性。人类使用了触觉反馈,面对各种情况,随时进行调整,机器人科学才刚刚开始应对这一挑战。”


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