工业自动化:增长之源

工业自动化:增长之源

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机器人似乎正在接管工业生产,而事实也的确如此。从 19~ 20 年一年的时间,工业机器人的年装机量就增加了两倍多,有超过  380,000 台机器人在全球各地的工厂中投入使用。每万名制造业工人采用机器人的数量方面,新加坡、韩国和日本遥遥领先,其次是瑞典和丹麦。欧洲和美国都处于滞后的局面,但他们正在加速实施更大规模的自动化。
通过确定在机器人使用方面处于领先地位的行业,行业中使用新的生产工具的方式,以及在机器人和新工具的采纳和使用方面发生的改变,有助于规划工业自动化的未来发展进程。
正在增长的领域及其原因
汽车行业历来是机器人设备的最大用户,占据 70% 的市场份额。如今,该行业已经实现了高度自动化,且自动化占据重要地位,不过其占据的份额已下滑至 40% 左右,这主要是由于其他领域的增长。
在非关节臂机器人方面,自主移动机器人 (AMR) 市场预计将实现飞速增长,并迅速达到 40 亿美元。该领域最开始出现的是自动导引运输车 (AGV),通过跟随在地下埋设的固定电线运行。现在,自主移动机器人配备了 GPS 和视觉系统等技术以及迭代化系统,因此它们可以了解环境并自动调整程序。例如,如果自主移动机器人在过道中遇到挡道的托盘,它可以调整和改进其绕行工厂的路线。 

 

仓储行业内的自动化
自主移动机器人是仓储、物流和电子商务行业的自然产物。这些领域的公司一直是非机器人自动化以及采用传统机器人进行装箱、码垛和分拣等应用方面的领军者。现在,他们在仓库中广泛使用自主移动机器人,甚至将关节臂机器人放置在自主移动机器人上。这样一来,机器人可以前往仓库中的某个位置,从货架上拿取单个零部件,然后将其放在传送带上或送到工厂的其他地方。

 

电子行业的自动化
机器人在电子产品领域的应用也在增加,部分原因在于机器人成本的降低。这个细分市场的机器人在五年前的成本可能达到了 1.5万美元,而如今成本不到 6,000 美元。在电子领域,由于该细分市场的产品生命周期相对较短,因此,可以重新编程和重新装配的柔性机器人系统至关重要。在发展日新月异的电子行业,产品发生巨大改变的情况十分常见,而这种灵活性则可以确保即便发生此类情况仍可继续保留同一生产线。随着许多美国和欧洲公司试图降低劳动力成本,并将生产设施从亚洲迁回本国,以更好地控制其供应链,这一领域的自动化将实现持续发展。
航空业的自动化

 

航天航空则是另一个快速增长市场。在一架标准型飞机的机翼和机身上钻洞并铆接成千上万颗铆钉,属于劳动密集型的工作,从人体工程学角度来说也不是适合人类的理想工作,而机器人可以做得更好,它们也更擅长检查和测试。配备无损检测超声波设备的机器人可以沿机翼移动并检测是否存在裂缝或缺陷。从传统上来说,飞机机翼必须在生产完成后将其折断,或者进行X光检查,才能有效了解它可以承受多大的压力。机器人还可用于在工厂中运输整个机身,而在过去,这一操作只能通过灵活性较差的手动输送机或起重机系统实现。 
一些规模较小但快速发展的行业:
  • 医药和医疗保健
自新冠肺炎疫情爆发以来,我们看到了机器人如何对病房进行消毒,以及通过各种程序直接与患者互动。机器人还正用于生产和测试人造关节,以及骨科治疗。
  • 农业
人们正在开始使用机器人进行种植、施肥、施用农药、检验和采收。例如,在农产品到达消费者手中之前,机器人可以检查苹果的瑕疵、鸡蛋上的裂缝或者蛋黄中的血液等等。
  • 施工和建筑
有一些机器人系统可以实现铺设鹅卵石街道,但目前很少有人掌握这项技能。建筑物和桥梁的 3D 打印现在也已成为现实。
  • 酒店服务业和零售业
在商店里,机器人负责检查库存。在餐馆里,机器人负责备菜,甚至可以传菜上餐。它们甚至还可以清扫机场。

 

自动化的未来
未来将出现什么情形?更多的人机协作机器人(也称为“协作机器人”)将会应运而生,它们可以安全地与人类并肩工作。此类机器人目前占据机器人市场的 10% 左右,但正以每年 60% 左右的速度增长。协作机器人的载重量没有传统机器人那样高,而且速度较慢,因此并不适用于所有情形,但该领域正在吸引诸多初创公司涌入。
还有可能涌现出来的是“随机拣箱”(random bin-picking)技术,这将涉及机器人定位并拣选在箱子中随机放置的物品,并将其放到传送带等其他地方。力度感应,也就是有一种机器人可以判断它抓取的是鸡蛋还是西红柿,并仅使用足够的力度将其拿起。这是另一项将会得到广泛应用的创新技术。
需要考虑的最后一个数据点是:平均而言,机器人在工业生产中的应用仅占 50% 左右,因此所有市场都存在巨大的增长潜力。使用机器人技术可以有效地避免危险且不受欢迎的工作,将员工解放出来去做更有价值的工作,并帮助解决长期劳动力短缺的问题,所有这些都预示着机器人的应用前景一片光明。


 

关于作者
Jerry Osborn 在机器人、工业自动化和各行业及应用领域的先进制造方面拥有 30 多年的丰富经验。自 2019 年以来,他一直担任 Integrity Welding & Fabrication 的首席执行官。在加入该公司之前,他曾担任 Diversified Machine Systems 首席运营官和 KUKA Robotics Corporation 总裁。在其职业生涯早期,他曾担任 ABB 的总经理,领导业务部门为汽车 OEM、一级制造商和多元化通用工业基地交付工业机器人和工厂自动化系统。
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