上海復工復產(chǎn)已來到第三個階段,制造業(yè)的全面復蘇指日可待——
但我們?nèi)砸穯枺阂咔榉揽叵?,生產(chǎn)所需要的人員流動與聚集如果成為復工復產(chǎn)的“難題”,制造業(yè)企業(yè)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(yè)內(nèi)震蕩,何小鵬、余承東等人更是“預言”:如果再不能復工復產(chǎn),5月之后全國科技、工業(yè)產(chǎn)業(yè),只要涉及上海供應鏈,都會全面停產(chǎn)。
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(xiàn)——
自4月16日第一批白名單出爐,逐步進行的復工復產(chǎn)雖然沒能一鍵加速,讓產(chǎn)業(yè)鏈的輪轉(zhuǎn)完全回歸正常,但截至6月1日,上海市9000多家規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)中復工7472家,而臨港、化工等區(qū)域內(nèi)的規(guī)上工業(yè)企業(yè),復工復產(chǎn)率已達100%。
幾近滿血重啟的數(shù)據(jù),以及其中包含的汽車、芯片、鋼鐵、新能源等牽一發(fā)而動全身的重點行業(yè),無疑讓與之相關的企業(yè)們松了口氣。
包括何小鵬在內(nèi),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。
機器人汽車產(chǎn)線 圖源:unsplash
在防疫隔離、減少人員聚集的疫情防控大環(huán)境下,立方知造局認為,為復工復產(chǎn)托底的因素主要有二:
首先是數(shù)字化助力。
上海的數(shù)字化基建名列全國首位,數(shù)字化解決方案已經(jīng)滲透到遠程辦公、工程管理、設備運維各個環(huán)節(jié),并逐漸從制造業(yè)向金融業(yè)、服務業(yè)蔓延;
而如果聚焦制造業(yè)復工復產(chǎn)中的核心環(huán)節(jié)生產(chǎn)端,數(shù)字化體現(xiàn)其中的具體抓手只有一個——工業(yè)機器人。
在中國先進制造業(yè)的版圖里:中國自2013年開始成為全球工業(yè)機器人第一大市場;上海市重點產(chǎn)業(yè)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(yè)機器人企業(yè)及上下游相關企業(yè)聊了聊,以上海的汽車、裝備制造、鋼鐵等支柱行業(yè)作為切入點,試圖回答以下幾個問題:
1. 工業(yè)機器人為疫情下的企業(yè)帶來哪三個隱形助力?
2. 從汽車行業(yè),一窺中國工業(yè)機器人的“危與機”?
3. 生產(chǎn)回歸正常后,工業(yè)機器人還可能迎來哪些新趨勢?
01
復工復產(chǎn)中,
工業(yè)機器人的三大隱形優(yōu)勢
以機器人為主力軍的自動化智能工廠是一個系統(tǒng)工程,由于每個行業(yè)、企業(yè)都有各自的生產(chǎn)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(chǎn)期間,率先部署工業(yè)機器人產(chǎn)線的企業(yè)所獲得的優(yōu)勢卻頗為相似:
首先是在人力不足的情況下,利用協(xié)作機器人、移動機器人,提升“單兵作戰(zhàn)”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(chǎn),駐廠員工與協(xié)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(chǎn)線上使用的機器人均由中科新松自主進行研發(fā)制造,而主要生產(chǎn)的產(chǎn)品,也正是協(xié)作機器人。
移動機器人發(fā)揮的作用大致相當,根據(jù)另一家機器人企業(yè)——自主移動機器人(AMR)集群及操作系統(tǒng)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(tǒng)工作臺向機器人發(fā)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(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)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(zhuǎn)變。
倉儲物流中高效率的移動機器人
其次是規(guī)?;墓I(yè)機器人產(chǎn)線,能夠在部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)上實現(xiàn)“黑燈工廠”的效果。
黑燈工廠與復工復產(chǎn)一樣,都不是一蹴而就完成的進程,但一些企業(yè)在疫情壓力下,利用提前布局的機器人產(chǎn)線、數(shù)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(jié)點,如果沒有云數(shù)智平臺作為神經(jīng)鏈條居中串聯(lián),成規(guī)模的協(xié)同效應也就無從談起——以下的兩家案例企業(yè),就是以云數(shù)智+機器人,完成復工復產(chǎn)時的翻盤:
1. 上海電氣及其旗下海立集團的多家企業(yè)名列上海復工復產(chǎn)第一、二批白名單,它們背后共同的推進器,除了工業(yè)機器人等高端裝備主導的智能制造,還有“星云智匯”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。
位于上海臨港的上海電氣基地內(nèi),已建成了現(xiàn)代化裝備制造產(chǎn)業(yè)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(chǎn),基本實現(xiàn)了機器人換人進行工作。
通過應用“IT+OT”,生產(chǎn)過程里的實時數(shù)據(jù)能夠在“星云智匯”平臺中同步,實現(xiàn)“人、機、料、法、環(huán)”的聯(lián)動,管理者通過遠程系統(tǒng),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(qū)的上海寶鋼,自3月中下旬開始,寶鋼廠區(qū)在近一個月的時間里只有1/3的員工留廠生產(chǎn),卻完成產(chǎn)能的滿負荷運轉(zhuǎn),一些車間、事業(yè)部還超額完成目標。
鋼鐵制造是老牌的勞動密集型行業(yè)之一,但寶鋼從2019年就開始部署名為“寶羅”的工業(yè)機器人,目前已經(jīng)在軋鋼、煉鐵、煉鋼等“危臟差”工種上實現(xiàn)無人化生產(chǎn)運作。
2022年上海疫情前夕,寶鋼為“萬名寶羅上崗”計劃將工業(yè)機器人增至920臺套,同時在應用邏輯上也出現(xiàn)了轉(zhuǎn)換:機器人的應用方向,逐漸從傳統(tǒng)的多軸物理形態(tài)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(chǎn)甚至超產(chǎn)的底牌。
寶鋼在煉鋼環(huán)節(jié)中的機器人應用 圖源:寶鋼官網(wǎng)
不論是部分還是完全的黑燈工廠,工業(yè)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(tǒng),才是上海制造真正優(yōu)勢所在。
最后是在工業(yè)機器人助力的工廠里,有更多冗余空間配合疫情下的閉環(huán)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(yè)機器人產(chǎn)線,因此在車間內(nèi)有足夠空間可以用作工人的生活區(qū)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(chǎn)的工廠內(nèi)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(nèi)睡覺,不用聚集通勤或頻繁與外界聯(lián)系,保障了防疫工作。
汽車行業(yè)作為上海工業(yè)支柱之一,在復工復產(chǎn)中被重點“關照”,一方面是出于產(chǎn)業(yè)鏈考慮,另一方面,作為率先開啟生產(chǎn)的企業(yè),包括上汽大眾、通用、特斯拉等工廠的確擁有閉環(huán)生產(chǎn)的條件。
疫情下,對于布局自動化生產(chǎn)的企業(yè)來說,因為規(guī)?;⒓苫墓I(yè)機器人產(chǎn)線優(yōu)勢,更快實現(xiàn)了復蘇。
02
從汽車行業(yè),一窺工業(yè)機器人“危與機”
對于制造業(yè)企業(yè)來說,“人不夠”是個問題。
曾經(jīng),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(yè)榕樹的氣生根裂變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)鏈的森林,尋找支持擴張的內(nèi)生力量,成為首要目標。
一條路徑是西進與南下,讓產(chǎn)業(yè)在地域間輾轉(zhuǎn)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(shù)字化、智能化的智造升級為此錨定方向——具體到企業(yè),就是“降本增效”。
機器人的降本增效作用明顯 圖源:unsplash
在上?!八拇笃放啤保ㄖ圃臁⒎?、購物、文化)戰(zhàn)略中,制造業(yè)作為實體經(jīng)濟的主體,是最核心的支撐環(huán)節(jié)。而推動傳統(tǒng)制造業(yè)向先進制造業(yè)轉(zhuǎn)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(yè)不僅是上海六大支柱產(chǎn)業(yè)之一,其整車制造環(huán)節(jié),也是傳統(tǒng)的復雜制造業(yè)中,少數(shù)能在各個生產(chǎn)工序上跑通自動化、并持續(xù)向智能化和數(shù)字化開拓的行業(yè);而用機械臂、AMR/AGV等機器人替換人的“手”和“腿”,并實現(xiàn)成規(guī)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(yè)是一個在探討工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢時,極具代表性的樣本。
汽車產(chǎn)業(yè)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(yè)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(xiàn)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(chǎn)線;
總裝車間憑借移動機器人準確尋找不同車型對應發(fā)動機的能力,能夠混合生產(chǎn)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(chǎn)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(yè)。平均每38秒就能下線一輛Model 3。
機器換人、大規(guī)模的自動化生產(chǎn),是包括主機廠在內(nèi)的制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)降本增效的最終路徑。
中國汽車制造業(yè)里,工業(yè)機器人規(guī)模在不斷增長 數(shù)據(jù)來源:Data Science數(shù)據(jù)庫 制圖:立方知造局
當下,豐田的“精益生產(chǎn)”模式被幾乎所有車企奉為圭臬,這種模式下,生產(chǎn)作業(yè)的各個環(huán)節(jié)可以被分為兩種,增值與非增值。
增值環(huán)節(jié)主要集中在生產(chǎn)線上,沖壓、焊接、涂裝、組裝四大工藝直接決定最終產(chǎn)品的質(zhì)量和價值;
非增值環(huán)節(jié)的代表就是物流作業(yè),搬運、碼垛等工作的成本雖然附加在最終產(chǎn)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(tǒng)設備成本,復雜的物流系統(tǒng)也很容易因一些小的失誤產(chǎn)生障礙。
工業(yè)機器人一方面可以提高生產(chǎn)效率,另一方面,在替換掉傳統(tǒng)的人力和設備后,企業(yè)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(yè)的工業(yè)機器人另一些現(xiàn)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(chǎn)制造環(huán)節(jié),在物料的分揀與交換上,還是需要人力或傳統(tǒng)設備;
在“腿”的使用上,零部件物流等非增值環(huán)節(jié)的滲透率,遠大于生產(chǎn)制造等增值環(huán)節(jié)——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(chǎn)線的效用如此明顯,為什么車企們卻沒有在全生產(chǎn)環(huán)節(jié)內(nèi)鋪開機器人呢?
在主機廠四大工藝里,機器人通常只在其中四個環(huán)節(jié)使用 信息來源:Data Science數(shù)據(jù)庫
立方知造局多方了解到,目前主要有技術(shù)、工藝、成本三方面原因:
技術(shù)上:
工廠的生產(chǎn)加工由多段工序組成,每個工序之間需要接駁和轉(zhuǎn)運。單純的運輸環(huán)節(jié),現(xiàn)在的AGV和AMR已經(jīng)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(nèi)的成千上萬種零部件,組裝工藝復雜,甚至需要員工在產(chǎn)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(chǎn)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(shù)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(yè)的汽車生產(chǎn),產(chǎn)線升級的ROI一般要在3年以內(nèi)才屬于企業(yè)較能接受的范圍。
工業(yè)機器人在汽車行業(yè)的遭遇具有一定的普適性,位于上海的制造業(yè)企業(yè)處于紅利消退漩渦的中心地帶,一些企業(yè)并非沒有升級的動力和實力,但不免由于復雜的生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(xiàn)實里快速推演到極致。我們已經(jīng)看到,有著工業(yè)機器人助力的企業(yè),正在復工復產(chǎn)、保障供應鏈中發(fā)揮著巨大作用。
在疫情之后,當越來越多的企業(yè)愿意付出時間和成本進行改造,那么機器人企業(yè)也將在技術(shù)與產(chǎn)品上做出革新——曾經(jīng)“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(huán)中,被逐漸消解。
03
疫情后的轉(zhuǎn)向趨勢
當上海產(chǎn)業(yè)鏈擺脫停擺陰影、順暢運轉(zhuǎn)后,很多由于疫情導致人手緊缺,無法開工的企業(yè)會重新思考機器人與人工的配比,更好地去調(diào)整、更換自動化生產(chǎn)線,來配備更多的工業(yè)機器人。
立方知造局向某減速機企業(yè)高管了解到:
隨著國產(chǎn)機器人與核心零部件生產(chǎn)制造能力及產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高,產(chǎn)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(jié)節(jié)攀升——此消彼長之下,對于可以進行機器人替代的產(chǎn)業(yè)和企業(yè),在疫情過后會加大投資、騰籠換鳥,更好地分享機器人國產(chǎn)化后產(chǎn)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(fā)生以來,國內(nèi)外咨詢移動機器人產(chǎn)品的企業(yè),以及相應的訂單額都在持續(xù)增長——以前,制造業(yè)企業(yè)更傾向于從ROI角度考慮,是否在工業(yè)機器人的投資上及時出手;而現(xiàn)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(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的極少數(shù)有效解決方案。
機器人能兼顧疫情防控和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)
上海也為即將出現(xiàn)的工業(yè)機器人擴產(chǎn)潮做好準備:在第二批復工復產(chǎn)白名單中,ABB、發(fā)那科、中科新松、新時達等機器人企業(yè)被囊括在內(nèi)。
一些機器人企業(yè)因為B端客戶在疫情下的生產(chǎn)中面臨的實際問題,對產(chǎn)品、技術(shù)做出相應的預判和調(diào)整。立方知造局總結(jié)出以下幾點:
在移動機器人領域,針對疫情下很多企業(yè)需要快速部署和及時維護,卻受制于出行困難等現(xiàn)實因素,正在出現(xiàn)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(yè)正在涉及包括硬件和軟件在內(nèi)的“極簡式”工具包,未來當客戶拿到移動機器人產(chǎn)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(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)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(xiàn)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(yè)做好產(chǎn)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(tǒng)一標準后,未來大型企業(yè)可以自設智能設備管理崗,而中小企業(yè)可以就近尋找相應的智能設備管理公司。
模塊化:
行業(yè)發(fā)展早期,移動機器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jīng)成為機器人行業(yè)內(nèi)的主流發(fā)展趨勢。
模組化、外露式的設計,可以實現(xiàn)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。
模組化、外露式設計的移動機器人
在實際生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)更多用到的工業(yè)機器人——也就是機械臂領域,則更重軟硬件、云數(shù)智結(jié)合下的無人化生產(chǎn),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(xiàn)機器人替代操作,這樣不僅可以實現(xiàn)精確的操作控制,降低成本,也能夠保障人員安全以及環(huán)保要求。
集控化:
機器人設備可以遠程監(jiān)控,也就是將機器人上裝配傳感器,實時的工作狀態(tài)、各項參數(shù)上傳到云端集中監(jiān)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(chǎn)線或重工業(yè)而言,傳統(tǒng)的做法是一條產(chǎn)線配備多個控制室,而未來,當機器人代替接管生產(chǎn)后,可以做到單條產(chǎn)線甚至多工序產(chǎn)線只配備一個控制室。這樣可以讓更多員工離開現(xiàn)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?;貋砹恕?/span>
隨著復工復產(chǎn)白名單陸續(xù)出爐,上海實體經(jīng)濟的制造業(yè)支柱之上籠罩的陰云也在消散。從工業(yè)機器人這一個側(cè)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(yè)的規(guī)模優(yōu)勢仍在持續(xù)和擴張。政策引導之下,得益于基礎設施、產(chǎn)業(yè)配套的完善,上海也仍然具備成為制造業(yè)基地的吸引力,并且在不斷形成創(chuàng)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(yè)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(shù)和產(chǎn)品,又被向前推進了一大步。