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新聞資訊

上海車間江湖里的中國新故事

時間:2022/6/8 10:18:02     企業:歐洲機床與智能制造網

   上海復工復產已來到第三個階段,制造業的全面復蘇指日可待——

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  但我們仍要追問:疫情防控下,生產所需要的人員流動與聚集如果成為復工復產的“難題”,制造業企業如何解決人的問題,以及更緊迫的——“人不夠”的問題。

  供應鏈危機曾引起業內震蕩,何小鵬、余承東等人更是“預言”:如果再不能復工復產,5月之后全國科技、工業產業,只要涉及上海供應鏈,都會全面停產。

  而在一個半月后的今天,當我們回頭看去,想象中的危機并沒有出現——

  自4月16日第一批白名單出爐,逐步進行的復工復產雖然沒能一鍵加速,讓產業鏈的輪轉完全回歸正常,但截至6月1日,上海市9000多家規模以上工業企業中復工7472家,而臨港、化工等區域內的規上工業企業,復工復產率已達100%。

  幾近滿血重啟的數據,以及其中包含的汽車、芯片、鋼鐵、新能源等牽一發而動全身的重點行業,無疑讓與之相關的企業們松了口氣。

  包括何小鵬在內,對上海停擺憂思最深的汽車人們所擔憂的5月全國整車廠停工,也終于沒有到來。

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機器人汽車產線  圖源:unsplash

  在防疫隔離、減少人員聚集的疫情防控大環境下,立方知造局認為,為復工復產托底的因素主要有二:

  首先是數字化助力。

  上海的數字化基建名列全國首位,數字化解決方案已經滲透到遠程辦公、工程管理、設備運維各個環節,并逐漸從制造業向金融業、服務業蔓延;

  而如果聚焦制造業復工復產中的核心環節生產端,數字化體現其中的具體抓手只有一個——工業機器人。

  在中國先進制造業的版圖里:中國自2013年開始成為全球工業機器人第一大市場;上海市重點產業的機器人密度高達383臺/萬名工人,是全國平均水平的1.5倍。

  立方知造局與工業機器人企業及上下游相關企業聊了聊,以上海的汽車、裝備制造、鋼鐵等支柱行業作為切入點,試圖回答以下幾個問題:

  1. 工業機器人為疫情下的企業帶來哪三個隱形助力?

  2. 從汽車行業,一窺中國工業機器人的“危與機”?

  3. 生產回歸正常后,工業機器人還可能迎來哪些新趨勢?

01

復工復產中,

工業機器人的三大隱形優勢

  以機器人為主力軍的自動化智能工廠是一個系統工程,由于每個行業、企業都有各自的生產特點,因此沒有一種模式是機器人換人的標準答案,無法簡單套用——

  但在復工復產期間,率先部署工業機器人產線的企業所獲得的優勢卻頗為相似:

  首先是在人力不足的情況下,利用協作機器人、移動機器人,提升“單兵作戰”的能力。

  位于浦東臨港的中科新松工廠,疫情期間某一階段僅有91名員工進行封閉生產,駐廠員工與協作機器人配合銜接,完成焊接、組裝、打包等工作。

  有意思的是,新松工廠產線上使用的機器人均由中科新松自主進行研發制造,而主要生產的產品,也正是協作機器人。

  移動機器人發揮的作用大致相當,根據另一家機器人企業——自主移動機器人(AMR)集群及操作系統提供商快倉向立方知造局提供的資料顯示:

  擁有移動機器人集群的無人倉,由系統工作臺向機器人發出指令,自動進行出庫、歸位等一系列操作,中間僅需工作人員進行一次出庫掃碼。

  以AMR、AGV主導的物流環節能夠實現零接觸,不僅減少一線人員的操作,效率也大幅提高,完成由“人找貨”到“貨找人”的轉變。

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倉儲物流中高效率的移動機器人

  其次是規;墓I機器人產線,能夠在部分生產環節上實現“黑燈工廠”的效果。

  黑燈工廠與復工復產一樣,都不是一蹴而就完成的進程,但一些企業在疫情壓力下,利用提前布局的機器人產線、數智布局,開始了無人化的嘗試。

  硬核的機器人是工廠大腦里關鍵卻細小的節點,如果沒有云數智平臺作為神經鏈條居中串聯,成規模的協同效應也就無從談起——以下的兩家案例企業,就是以云數智+機器人,完成復工復產時的翻盤:

  1. 上海電氣及其旗下海立集團的多家企業名列上海復工復產第一、二批白名單,它們背后共同的推進器,除了工業機器人等高端裝備主導的智能制造,還有“星云智匯”工業互聯網平臺。

  位于上海臨港的上海電氣基地內,已建成了現代化裝備制造產業集群。在包括電站設備等關鍵制造工序上,都由智能機器人進行柔性自動化生產,基本實現了機器人換人進行工作。

  通過應用“IT+OT”,生產過程里的實時數據能夠在“星云智匯”平臺中同步,實現“人、機、料、法、環”的聯動,管理者通過遠程系統,可以實時查看并了解來自上海、南昌、南通、汕頭等制造基地運行和管理狀況。

  2. 與上海電氣相似的是位于寶山區的上海寶鋼,自3月中下旬開始,寶鋼廠區在近一個月的時間里只有1/3的員工留廠生產,卻完成產能的滿負荷運轉,一些車間、事業部還超額完成目標。

  鋼鐵制造是老牌的勞動密集型行業之一,但寶鋼從2019年就開始部署名為“寶羅”的工業機器人,目前已經在軋鋼、煉鐵、煉鋼等“危臟差”工種上實現無人化生產運作。

  2022年上海疫情前夕,寶鋼為“萬名寶羅上崗”計劃將工業機器人增至920臺套,同時在應用邏輯上也出現了轉換:機器人的應用方向,逐漸從傳統的多軸物理形態拓展到流程自動化(RPA)領域——這也正是寶鋼能在缺人的情況下,仍能保證達產甚至超產的底牌。

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寶鋼在煉鋼環節中的機器人應用  圖源:寶鋼官網

  不論是部分還是完全的黑燈工廠,工業機器人等高端智能裝備無疑是乍一看去最具科技感的部分,但在“手”與“腿”的上層,龐大的智能化系統,才是上海制造真正優勢所在。

  最后是在工業機器人助力的工廠里,有更多冗余空間配合疫情下的閉環管理。

  以特斯拉為例,上海超級工廠由于做到了高度集成化的工業機器人產線,因此在車間內有足夠空間可以用作工人的生活區域。

  從4月中旬開始,特斯拉除了將空置工廠作為隔離點外,還在生產的工廠內為員工配備移動廁所和淋浴設施,雙班制下在崗的員工可以在車間內睡覺,不用聚集通勤或頻繁與外界聯系,保障了防疫工作。

  汽車行業作為上海工業支柱之一,在復工復產中被重點“關照”,一方面是出于產業鏈考慮,另一方面,作為率先開啟生產的企業,包括上汽大眾、通用、特斯拉等工廠的確擁有閉環生產的條件。

  疫情下,對于布局自動化生產的企業來說,因為規;、集成化的工業機器人產線優勢,更快實現了復蘇。

02

從汽車行業,一窺工業機器人“危與機”

  對于制造業企業來說,“人不夠”是個問題。

  曾經,世界工廠坐落于中國人口、土地雙紅利的肥沃土壤,但當制造業榕樹的氣生根裂變為產業鏈的森林,尋找支持擴張的內生力量,成為首要目標。

  一條路徑是西進與南下,讓產業在地域間輾轉遷徙、尋找新機遇;

  另一條路徑則是向下扎進專精特新的基巖——中國制造2025和數字化、智能化的智造升級為此錨定方向——具體到企業,就是“降本增效”。

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機器人的降本增效作用明顯  圖源:unsplash

  在上海“四大品牌”(制造、服務、購物、文化)戰略中,制造業作為實體經濟的主體,是最核心的支撐環節。而推動傳統制造業向先進制造業轉型,進而打造“智造之城”的過程中,智能工廠和高端智能裝備,充當著基建工程般的角色。

  汽車行業不僅是上海六大支柱產業之一,其整車制造環節,也是傳統的復雜制造業中,少數能在各個生產工序上跑通自動化、并持續向智能化和數字化開拓的行業;而用機械臂、AMR/AGV等機器人替換人的“手”和“腿”,并實現成規模的自動化,在上海的各大主機廠里已是非常成熟的模式。

  因此汽車行業是一個在探討工業機器人的發展現狀和未來趨勢時,極具代表性的樣本。

  汽車產業主要分為汽車零配件和汽車主機制造兩類。接下來,立方知造局將主要從自動化程度更高的主機廠進行展開。

  位于上海臨港的上汽、特斯拉智能化工廠,是許多企業想要去模仿和復刻的樣板,其中:

  上汽臨港工廠僅車身車間就配備了477臺焊接機器人,實現全自動拾取零部件組裝焊接,是中國首個“黑燈工廠”無人車身車間示范生產線;

  總裝車間憑借移動機器人準確尋找不同車型對應發動機的能力,能夠混合生產多款車型。平均每76秒就有1輛整車下線

  特斯拉超級工廠中,沖壓、車身、烤漆、組裝,全生產流程都由150臺機器人完成,并且在機器人與機器人之間完成流水線作業。平均每38秒就能下線一輛Model 3。

  機器換人、大規模的自動化生產,是包括主機廠在內的制造業企業實現降本增效的最終路徑。

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中國汽車制造業里,工業機器人規模在不斷增長  數據來源:Data Science數據庫  制圖:立方知造局

  當下,豐田的“精益生產”模式被幾乎所有車企奉為圭臬,這種模式下,生產作業的各個環節可以被分為兩種,增值與非增值。

  增值環節主要集中在生產線上,沖壓、焊接、涂裝、組裝四大工藝直接決定最終產品的質量和價值;

  非增值環節的代表就是物流作業,搬運、碼垛等工作的成本雖然附加在最終產品上。但是,以人為主導的物流不僅需要車企承擔大量的人力和傳統設備成本,復雜的物流系統也很容易因一些小的失誤產生障礙。

  工業機器人一方面可以提高生產效率,另一方面,在替換掉傳統的人力和設備后,企業幾乎可以降低甚至免除相應成本。

  但在前途一片光明的“毛利密碼”背后,汽車行業的工業機器人另一些現狀同樣值得關注:

  在“手”的使用上,無論主機廠還是零部件廠,大都集中在生產制造環節,在物料的分揀與交換上,還是需要人力或傳統設備;

  在“腿”的使用上,零部件物流等非增值環節的滲透率,遠大于生產制造等增值環節——即使是自動化率最高的主機廠,很多車企也會選擇先從零配件物流進行升級。

  那么問題來了,既然“機器換人”、自動/智能化產線的效用如此明顯,為什么車企們卻沒有在全生產環節內鋪開機器人呢?

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在主機廠四大工藝里,機器人通常只在其中四個環節使用  信息來源:Data Science數據庫

  立方知造局多方了解到,目前主要有技術、工藝、成本三方面原因:

  技術上:

  工廠的生產加工由多段工序組成,每個工序之間需要接駁和轉運。單純的運輸環節,現在的AGV和AMR已經能完全滿足需求,但如果涉及到分揀和空箱、滿箱間的交換,即使是當前裝配機械臂的AMR——復合機器人,與人相比還是有一定差距。

  工藝上:

  以主機廠的總裝車間為例,包括玻璃、儀表板在內的成千上萬種零部件,組裝工藝復雜,甚至需要員工在產線上爬來爬去才能完成,機器人并不能完全替代;另一方面,每條產品線的實際情況不一致,需要不同的機器人才能支撐。

  成本上:

  出于上述技術和工藝的制約,一個普通主機廠即使只將四大工藝上的輸送線用AGV替換,ROI至少在3—5年。而從屬于制造業的汽車生產,產線升級的ROI一般要在3年以內才屬于企業較能接受的范圍。

  工業機器人在汽車行業的遭遇具有一定的普適性,位于上海的制造業企業處于紅利消退漩渦的中心地帶,一些企業并非沒有升級的動力和實力,但不免由于復雜的生產環節改造,或是長周期的ROI等原因逡巡不前。

  但疫情的到來卻將“無人化”思潮在現實里快速推演到極致。我們已經看到,有著工業機器人助力的企業,正在復工復產、保障供應鏈中發揮著巨大作用。

  在疫情之后,當越來越多的企業愿意付出時間和成本進行改造,那么機器人企業也將在技術與產品上做出革新——曾經“機器換人”、黑燈工廠面臨的阻礙,會在一次次上下游的壓力雙循環中,被逐漸消解。

03

疫情后的轉向趨勢

  當上海產業鏈擺脫停擺陰影、順暢運轉后,很多由于疫情導致人手緊缺,無法開工的企業會重新思考機器人與人工的配比,更好地去調整、更換自動化生產線,來配備更多的工業機器人。

  立方知造局向某減速機企業高管了解到:

  隨著國產機器人與核心零部件生產制造能力及產品質量的不斷提高,產品造價大幅降低;

  人工成本卻會因為物價等因素的影響而節節攀升——此消彼長之下,對于可以進行機器人替代的產業和企業,在疫情過后會加大投資、騰籠換鳥,更好地分享機器人國產化后產生的效率和成本紅利。

  事實上,這一趨勢遠比預想中來得更加迅速,快倉品牌公關負責人周元英告訴立方知造局:

  自新冠疫情發生以來,國內外咨詢移動機器人產品的企業,以及相應的訂單額都在持續增長——以前,制造業企業更傾向于從ROI角度考慮,是否在工業機器人的投資上及時出手;而現在,他們會更快做出決策,因為使用機器人是兼顧疫情防控和穩產高產的極少數有效解決方案。

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機器人能兼顧疫情防控和穩產高產

  上海也為即將出現的工業機器人擴產潮做好準備:在第二批復工復產白名單中,ABB、發那科、中科新松、新時達等機器人企業被囊括在內。

  一些機器人企業因為B端客戶在疫情下的生產中面臨的實際問題,對產品、技術做出相應的預判和調整。立方知造局總結出以下幾點:

  在移動機器人領域,針對疫情下很多企業需要快速部署和及時維護,卻受制于出行困難等現實因素,正在出現工具化、標準化、模塊化的“新三化”趨勢。

  工具化:

  頭部機器人企業正在涉及包括硬件和軟件在內的“極簡式”工具包,未來當客戶拿到移動機器人產品后,將可以在遠程指導下自行完成軟硬件設置。

  同時引入工程師遠程操作,加強物聯網與大數據技術的融合,減少人工運維。

  標準化:

  疫情期間,機器人的使用需求有時非常緊急,如果遇到廠商因封控不能前往現場的問題,除了上面提到的遠程部署運維外,另一條可能的路徑是——整個機器人行業做好產品指標、測試方法等方面的標準化。

  在這些指標、方法、工具形成統一標準后,未來大型企業可以自設智能設備管理崗,而中小企業可以就近尋找相應的智能設備管理公司。

  模塊化:

  行業發展早期,移動機器人的內部結構復雜,組裝與拆卸都較為困難。而近兩年尤其在疫情封控催逼下,模塊化設計已經成為機器人行業內的主流發展趨勢。

  模組化、外露式的設計,可以實現組件的快拆快換,比如60秒拆輪子、15秒換電池等,大幅提高運維效率。

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模組化、外露式設計的移動機器人

  在實際生產制造環節更多用到的工業機器人——也就是機械臂領域,則更重軟硬件、云數智結合下的無人化生產,也可分為“三化”:少人化、集控化、一鍵化。

  少人化:

  操作崗位、尤其是“危臟差”類,實現機器人替代操作,這樣不僅可以實現精確的操作控制,降低成本,也能夠保障人員安全以及環保要求。

  集控化:

  機器人設備可以遠程監控,也就是將機器人上裝配傳感器,實時的工作狀態、各項參數上傳到云端集中監控,管理者可以通過手機等設備實時檢查,及時處理。

  一鍵化:

  對于復雜產線或重工業而言,傳統的做法是一條產線配備多個控制室,而未來,當機器人代替接管生產后,可以做到單條產線甚至多工序產線只配備一個控制室。這樣可以讓更多員工離開現場,以遠程方式一鍵下達指令。

尾聲

  上海敲響6月1日的零點鐘聲后,路障被拆除,車流涌動,日常生活正在有序恢復——我們熟悉的上;貋砹。

  隨著復工復產白名單陸續出爐,上海實體經濟的制造業支柱之上籠罩的陰云也在消散。從工業機器人這一個側面看去,我們也能清晰察覺——上海,這個中國制造與智造拼圖的核心板塊,正透露著新生機。

  中國制造業的規模優勢仍在持續和擴張。政策引導之下,得益于基礎設施、產業配套的完善,上海也仍然具備成為制造業基地的吸引力,并且在不斷形成創新型制造能力——智造。

  疫情將某些本可以隨著時間推進逐步解決的細小矛盾引爆,比如停擺之下遭受威脅的供應鏈,以及受困于ROI的工業機器人普及。

  好在“黑天鵝”的羽翼下,危與機并存:“機器人換人”的思想、技術和產品,又被向前推進了一大步。

 

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