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下一代機器人將改變全球制造業格局

日期: 2018-04-11
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新一代機器人就要到來,它們更智能,更靈活,更容易合作,更具有適應能力。這些機器人將會為工廠帶來巨大變化,有可能改變全球競爭格局。

  目前用于生產的機器人大都體型巨大,它們一直揮舞的機器臂會對任何靠的太近的人造成危險。它們所能完成的工作也很有限,比如焊接、噴漆,或者吊裝重型部件。

  最近進入工廠和實驗室里正在研發的機器人屬于完全不同的類型。它們能夠跟工人并肩工作,且不會對工人造成危險。它們幫助組裝各種產品,大到飛機發動機,小到智能手機。很快,一些可輕松預先設定程序的機器人將用于生產,它們不再需要專家監視。

下一代機器人將改變全球制造業格局

這些機器人不但會改變越來越多的產品的制造方式,還可能會徹底改變企業之間和國家之間的競爭格局。現在機器人越來越便宜,也更容易購買到,它們將能幫助小型制造商跟巨頭們面對面直接競爭。機器人能夠降低勞動力成本,美國等高薪酬國家將不必再把部分生產過程外包到中國、墨西哥等擁有廉價勞動力大軍的國家。

  一些最新的機器人是專門為完成組裝消費電子產品這類需要細心和技巧的工作而設計的,這類工作現在大部分外包到亞洲由工人手工完成。現在至少有一家公司聲稱其機器人最終會在美國縫制服裝,接手血汗工廠里最常見的工作。

  波士頓咨詢集團(Boston Consulting Group)的高級合伙人哈爾·瑟肯(Hal Sirkin)說:“機器人將改變制造業的經濟算盤,人們將花費更少的時間追逐廉價勞動力。”

  現在,工業機器人最常見于汽車廠——汽車制造業一直是采用機器人技術最多的行業——它們做的都是一些粗重活:重型吊裝、焊接、施膠和噴漆。大部分的最終組裝過程還有由人工來完成,特別是安裝小型零件和布線等工作。

  很快,機器人將能夠承擔一些需要靈活技巧的工作。

  在法國克里昂的雷諾汽車制造廠,由丹麥Universal Robots AS制造的機器人正在將螺絲擰進發動機,特別是往那些人手難以夠著的部位擰螺絲。這些機器人運用1.3米長的、有6個旋轉接頭的機器臂來完成工作。它們還要確保所有部件都安裝妥當,并檢查確保使用了正確的部件。

  目前的機器人有若干變化趨勢。其中一個趨勢是,它們變得越來越輕。雷諾使用的這些機器人只有大約29公斤,可以輕易移動到另外一個地方重新安裝。雷諾從Universal Robots購入了15臺機器人,并打算在年底之前增加一倍。

  科研人員希望研發出更多可以輕松安裝和隨處移動的機器人,企業不再需要花重金購買固定到地面的工具和設備。有了這些機器人,制造商就不用花大量時間和資金重新改造工廠就能生產出小眾或者客戶定制產品。佐治亞理工學院機器人研究中心主任亨里克·克里斯滕森(Henrik Christensen):“我們正在逐漸淘汰那些笨重的只能完成一件工作的機械和設備,轉而使用可以輕松改變用途的機器人。”

  另外一個正在發生的大趨勢是:雷諾機器人“具有協作能力”,可以靠近工人工作。舊式工廠機器人用力揮舞鋼臂,人如果靠的太近就有可能被擊倒。這些協作機器人使用了聲吶、攝像頭或者其他技術,能夠覺察到周圍是否有人。如果有人靠近,它們就會慢下來或者停止工作,以免傷到人。

下一代機器人將改變全球制造業格局

這些類型的創新不僅限于汽車工業。瑞士的 ABB Ltd和波士頓的Rethink Robotics Inc. 等公司最近推出了專門設計來組裝消費電子等產品的機器人。這些機器人能夠跟人肩并肩處理小型零件,而不是用來吊裝重型部件、焊接或者噴漆。

  這些機器人做的另外一種精細活就是檢測零件是否正確安裝,這是上一代的笨拙機器人做不到的。在今年四月在德國舉行的商品展覽會上,庫卡機器人有限公司展出了一部正在給洗碗機安裝水管的機器人。庫卡公司的機器人使用扭力傳感器判斷零件是否安裝在正確的位置。庫卡的創新經理多米尼克·博瑟爾(Dominik B?sl)說:“這個機器人能像人那樣把零件安裝到正確的位置。”

  這種能夠完成精致工作的機器人正被應用于各種行業。美國無菌藥品公司JCB Laboratories將于今年11月份在美國堪薩斯州威奇托的一家工廠使用機器人包裝藥品。這些機器人將完成拿起注射器,灌入藥物,蓋上蓋子等工作。JCB的這條生產線是由弗吉尼亞州的ESS Technologies Inc.公司設計的,使用了三臺由日本發那科公司生產的機器人。這些機器人的工作速度將是工人的五到六倍。

  使用機器人還能降低人類出錯或者造成污染的風險。JCB總裁布賴恩·威廉森( Brian Williamson)說:“這些機器人工作非常精準,不會因疲倦而工作出錯。”威廉森說這些機器人將淘汰兩種工作,相關工作會被安排做其他工作。

  Fender樂器公司在加利福尼亞州科羅納的工廠使用發那科機器人為吉他涂上聚酯和聚氨酯涂層。這家公司的發言人說機器人涂的又快又勻,工廠里的工人可以專注于對樂器的外觀和聲音更重要的領域。這類工作包括設計、拋光和組裝。

  機器人產業的一些人士發現越來越多的行業使用了機器人。ABB公司的全球機器人技術主管Per Vegard Nerseth預計手表、剃須刀、牙刷和玩具制造商對機器人的需求將會日益增加。他還認為機器人還會制作蛋糕、切菜和肉、清洗窗戶。

  位于亞特蘭大的初創公司SoftWear Automation Inc.開發了據這家公司稱可以縫制衣服的機器人。這家公司希望機器人能讓服裝生產從低工資國家遷回美國。

  但是這一美好愿望可能不會實現。

  美國、歐洲以及其他高薪酬國家和地區應該能從這些趨勢獲益,但是享受高科技帶來的益處的不只是這些國家。中國也在大力投資于機器人,中國人口在老齡化,中國工人工資一直在上漲。根據貿易團體國際機器人聯合會的數據,到目前為止,中國平均每1萬名制造業工人配備30臺機器人,落后于韓國(437)、日本(323)、德國(282)和美國(152)。但是,該聯合會預計,明年中國使用的工業機器人總數將超過北美。市場調研機構IHS Technology預計中國的機器人銷量在2019年將從去年的5.5萬單位增長到21.1萬單位。

  當然,國與國之間的制造業競爭不僅僅跟機器人有關。決定商品在何處生產的因素還有稅收、法規、熟練工人和供應商、能源成本以及是否愿意長期投資。波士頓咨詢集團哈爾·瑟肯認為,要想在全球制造業競爭中獲得一席之地,投資機器人和有效使用機器人是必須的。即使是現在依靠廉價勞動力的國家將來也將被迫采用機器人,否則會失去更多的就業機會。

  即使機器人的使用會造成制造業的遷移,但機器人對勞動力本身的影響好壞兼有。更多地使用機器人意味著工廠車間需要的工人數量減少,那些做不需要太多教育的重復勞動的工作最容易受到影響。然而,即使是高度自動化的工廠也需要做設計、工程、設備維護和維修、市場營銷和物流等工作的員工。

  而且,機器人必須在未來的幾年里進一步發展,電子產品等的組裝工作才能大部分轉移到美國和歐洲。

  現在的協作機器人經常遇到的一個問題是,一旦有人靠近它們,它們就必須慢下來,甚至停止工作,這造成生產中斷。我們這里以Baxter機器人為例來說明這個問題。Baxter是Rethink公司生產的雙臂協作機器人。

  Rethink在三年前大張旗鼓地推出了Baxter,但是rethink只售出了不到1000臺Baxter機器人,而且Baxter主要被用來完成搬運材料、拿起零件、拆箱或者裝箱等簡單的工作,部分原因是,由于安全考慮,該機器人的工作速度受到限制。

  Rethink總裁和知名機器人研發人員羅德尼·布魯克斯(Rodney Brooks)說,Baxter提供了學習經驗,讓生產商和其他人看到了協作機器人的潛力。Rethink在3月公布了新的機器人Sawyer,Rethink說Sawyer的速度最快達到Baxter的兩倍。

  機器人技術面臨另外一個障礙是,制造出擁有接近人類精細動作技能的機器人。雖然近來機器人技術取得了長足進展,但機器人仍然難以處理布匹、電線等柔軟物品。

  麻省理工學院的助理教授朱莉·沙阿(Julie Shah)說:“人類可以輕松處理柔性材料,但這對機器人來說非常具有挑戰性。人類使用了觸覺反饋,面對各種情況,隨時進行調整,機器人科學才剛剛開始應對這一挑戰。”


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