近兩年來,3C電子行業(yè)以迅雷不及掩耳之勢迅速成為機器人行業(yè)爭搶的香餑餑,這一市場不僅引來國外企業(yè)的周密布防,而且也讓國內(nèi)眾多企業(yè)有了新的機會。從整體上而言,我國3C電子行業(yè)多以華南區(qū)的電子消費品的市場應(yīng)用空間最為巨大,但機器人應(yīng)用難度也是行業(yè)之最。
以手機行業(yè)為例,目前我國手機制造巨頭當(dāng)屬富士康、華為等,他們有意投入更多智能化制造設(shè)備,機器人的應(yīng)用備受關(guān)注,但由于手機等產(chǎn)品本身的周期屬性和生產(chǎn)工藝要求,現(xiàn)有的一些機器人類別難以全面的、完整的、高性價比的替代人工,因此,機器人應(yīng)用尚處于探索時期。
應(yīng)用情況
我國3C產(chǎn)業(yè)的自動化需求主要在部件加工,如玻璃面板、手機殼、PCB等功能性元件的制造;裝配和檢測;部件貼標、整機貼標等方面。現(xiàn)狀是部件自動加工,且都是小部分自動化,大部分全人工。于全球而言,我國在3C領(lǐng)域的機器人應(yīng)用還遠遠不夠。
以手機通訊為例,手機生產(chǎn)分為貼片、測試、組裝3大環(huán)節(jié),共80多道工序。每一道工序?qū)τ谏a(chǎn)環(huán)境要求都很高,所以車間有溫濕度、靜電防護等設(shè)備。以深圳為例,其電子制造公司每日產(chǎn)能可以以百萬計算,這就有引入機器人的基礎(chǔ)。而包括一些手機外殼、玻璃、蓋板在內(nèi)的零部件制造技術(shù),其工藝和設(shè)備都相當(dāng)成熟,有很高的自動化發(fā)展的可能性和可操作性,整體而言,目前在整個電子產(chǎn)品的組裝環(huán)節(jié)自動化程度很低,3C行業(yè)的的自動化目前還停留在單站階段。
市場機遇與挑戰(zhàn)
競爭的變化促使3C電子廠商生產(chǎn)效率的革新,以便快速的響應(yīng)市場變化以及產(chǎn)品更新,更高效能的生產(chǎn)制造能力,更高品質(zhì)的產(chǎn)品管理質(zhì)量控制。敏捷制造,柔性制造,精益制造成為3C電子生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展方向,而工業(yè)機器人的特點正迎合這一發(fā)展方向和制造趨勢:高精度、高柔性、高精度。
以通訊為例,2000年到2014年,中國手機產(chǎn)量增長了66倍。快速增長的手機行業(yè)在一定程度上也推動了裝備技術(shù)的技術(shù)升級。3C產(chǎn)業(yè)對機器人靈活性和精確度的要求更高,在這方面,我國企業(yè)有與國際巨頭“同臺競爭”的機會。珠三角地區(qū)超過1.2萬多億元產(chǎn)值的3C產(chǎn)業(yè)會成為珠三角工業(yè)機器人發(fā)展的強大支撐,3C領(lǐng)域?qū)⑹枪I(yè)機器人發(fā)展的一個新機會、新市場。
隨著對3C電子產(chǎn)業(yè)的重視,2014年以來,A股先后有十幾家機器人概念公司涉足、加碼3C行業(yè)市場,一類是核心零部件、機器人人本體產(chǎn)品制造商,另外一種是系統(tǒng)集成商方式,對工廠進行“交鑰匙”改造。無論是國際知名機器人企業(yè),還是國內(nèi)各大機器人廠商,紛紛將目光瞄準3C電子行業(yè)。扎根華南也成為他們一致的選擇。然而,不同于其他行業(yè),3C電子產(chǎn)業(yè)本身的特性決定了其自動化應(yīng)用的難度和過程。 新戰(zhàn)略機器人研究所認為,3C及手機行業(yè)目前最關(guān)鍵的問題不是趕著風(fēng)上機器人,如果沒有系統(tǒng)的支持,自動化無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求,單純?nèi)ゲ少彊C器人意義不大。目前機器人廠商與需求方缺乏交流和溝通,了解機器人的不了解生產(chǎn),懂生產(chǎn)的不懂機器人,整個系統(tǒng)的設(shè)計要基于不同工廠定義軟體的架構(gòu)。所以,關(guān)鍵不是上馬機器人,而是背后支撐工廠開放運作的整個體系的柔性部分。
手機產(chǎn)業(yè)機器人應(yīng)用情況
手機相關(guān)制造商在自動化過程的難點與成本分析
手機產(chǎn)品運用自動化是行業(yè)發(fā)展的必然,以機器人為代表的新型自動化設(shè)備尤為關(guān)注手機制造企業(yè)的情況。然而,對于手機廠商而言,自動化運用過程中遭遇的難點和成本問題通常需要設(shè)備提供商加以重視和解決。
目前,手機產(chǎn)品的絲網(wǎng)印刷、手機蓋板、精雕機、CNC等設(shè)備開始增加上下料環(huán)節(jié),逐步形成全自動工作站形式,但并沒有形成全自動化的流水作業(yè)。帶自動化檢測,上下料的設(shè)備,毛利空間一般在100%以上。
這些工序的難點在于所有自動化設(shè)備的設(shè)想都是設(shè)備商廠家的想法,使用廠家如藍思科技、伯恩光學(xué)、歐菲光等很少參與,或使用廠家提出要求,設(shè)備廠家做改良。其次,精雕、CNC與絲網(wǎng)印刷設(shè)備的設(shè)備技術(shù)跨度大,大家都在做一個環(huán)節(jié),很少連貫思考整個生產(chǎn)流程,而懂整個生產(chǎn)流程的人,又不太懂設(shè)備。
手機代工廠的自動化演進
目前,機器人在手機、3C電子行業(yè)代工廠的使用、檢測、裝配和包裝環(huán)節(jié),其中視覺這部分相對較為成熟,已經(jīng)有廠家向整機廠推廣,也有廠家根據(jù)自己經(jīng)驗做檢測,焊點檢測(自己采購設(shè)備),比如金立。博視廣達以及從比亞迪出來的鴻澤自動化也做音頻檢測。
根據(jù)自動化設(shè)備的技術(shù)進步和廠家的運用逐步推廣,自動化在手機產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展將呈現(xiàn)出新的態(tài)勢。一方面,巨頭代工廠商逐漸將訂單分流給其他加工廠商,如手機行業(yè)自動化生產(chǎn)的經(jīng)驗均來自富士康。富士康又帶出了比亞迪,現(xiàn)在富士康和比亞迪又釋放很多華為和蘋果訂單給二級、三級供應(yīng)商。
另一方面,手機產(chǎn)業(yè)的自動化分工越來越細。全局化的人才及模式對設(shè)備商和手機廠家都不現(xiàn)實,專業(yè)事情交給專業(yè)人士來做。此外,設(shè)備廠商的技術(shù)進步將會推動手機產(chǎn)業(yè)鏈的自動化進程,部分原來的手機產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商也在進行機器人的研發(fā)和生產(chǎn),他們憑借自己對手機制造工藝的了解,能夠更加精準的推出相應(yīng)的機器人設(shè)備,從而滿足自動化生產(chǎn)的現(xiàn)金需要。手機終端產(chǎn)品自動化產(chǎn)線設(shè)備類市場分析
當(dāng)前,3C電子行業(yè)最具有代表性的當(dāng)屬手機終端產(chǎn)品,而手機行業(yè)自動化程度最高的自然是以富士康代工為主的蘋果手機,其次是華為手機。根據(jù)調(diào)研,富士康目前在蘋果手機加工過程中自動化程度約30%。
Apple現(xiàn)狀
保守估計,蘋果公司市值7000億美元。iPhone手機2015銷量1.66億美元,累計銷售量達到7億部,其中iPhone6與iPhone6Plus比例歐美3:1,亞洲5:3~5:4。蘋果現(xiàn)任CEO庫克表示,蘋果手機49%的年增長率遠高于全球平均的26%。此外他指出,iPhone6和6Plus客戶滿意度高達99%。
富士康現(xiàn)狀
富士康是全球加工制造王國,富士康集團全球總市值超過700億美元,布局橫跨歐、美、亞三大洲,2014年員工總數(shù)超過120萬人。作為蘋果最大的代工廠商,富士康的自動化程度引人關(guān)注。據(jù)了解,富士康組裝一部iPhone手機,可獲利4~4.5美元,但對于富士康的人員支出而言,組裝業(yè)務(wù)可能是虧損的。當(dāng)然,富士康的代工盈利點在其他地方。預(yù)計,富士康2016年產(chǎn)值約350億元。
根據(jù)以上情況,蘋果手機的利潤率相當(dāng)高。如果沒有合約優(yōu)惠,目前iPhone6和iPhone6Plus零售價分別是649美元和749美元。不計營銷等成本,只扣除生產(chǎn)成本,蘋果每出售一部iPhone6至少可以賺到422美元。考慮到iPhone6的基本配置只有16GB,不少人還會選擇升級到64GB,價格也就多了100美元,而16GB到64GB的邊際成本只多了20美元,所以升級還會讓蘋果再賺80美元。因此,蘋果獲利頗豐。根據(jù)科技博客Re/code的數(shù)據(jù)推算,73%的iPhone6售價將轉(zhuǎn)化為蘋果的盈利,iPhone6Plus的轉(zhuǎn)化率是76%。
回到富士康代工本身,富士康的組裝業(yè)務(wù)在自動化領(lǐng)域主要涉及到的環(huán)節(jié)包括零部件生產(chǎn)&檢測、整機裝配、檢測、包裝等,自動化設(shè)備供應(yīng)商已國內(nèi)和國外知名企業(yè)為主,其中在機器人領(lǐng)域的主要供應(yīng)商包括博眾精工、愛普生、大族激光等。根據(jù)了解,富士康去年在自動化領(lǐng)域投入的費用約為200億人民幣,今年預(yù)估300億人民幣,其中組裝類超過200億(大年)。 3C行業(yè)PCB板的機器人自動化
根據(jù)錢德勒觀點整理
在3C行業(yè),PCB板的自動化生產(chǎn)是較為典型的細分領(lǐng)域,也是目前機器人企業(yè)關(guān)注度較高的一個領(lǐng)域。
PCB板生產(chǎn)主要可以分成四大環(huán)節(jié):1、PCB板生產(chǎn)組裝;2、拼裝;3、檢測;4、包裝出貨。這四個環(huán)節(jié)自動化都不是很成熟,但是表現(xiàn)較好的是PCB板組裝和檢測這兩方面。原因是3C生產(chǎn)線變化太快。有的時候一天的時間內(nèi)生產(chǎn)線需要換幾種產(chǎn)品。機器人雖然柔性高,但是針對不同的生產(chǎn)線依然是需要重新設(shè)定的。針對這個問題,其實很多公司已經(jīng)在探索解決方案并取得了不錯的效果。簡單說就是用小型機器人,做柔性可移動操作單元。機器人作為操作單元的一個零件,根據(jù)不同的工藝,只需要把單元換成人工或者其他操作單元就可以了。當(dāng)然,其工藝精進也需要時間積累。
PCB板生產(chǎn)環(huán)節(jié)機器人的主要工作是分揀搬運和插件。提到分揀搬運,需要了解PCB板從哪里到哪里。現(xiàn)在國內(nèi)大部分PCB板生產(chǎn)企業(yè)用的都是L型,PCB板不能像金屬零件那樣隨便夾取。就算PCB板水平放置,也很難用四軸SCARA機器人做平面搬運,所以大部分案例都是使用六軸機器人。六軸機器人價格又比較貴,所以這部分工作其實會讓終端用戶覺得殺雞用牛刀,所以不是很普遍。
PCB板生產(chǎn)環(huán)節(jié)的另一個操作是插件。精度是其考慮的重要問題。此外,工藝變化太快,一個板上少也要二十幾種件要插,這個機器人的動作設(shè)定都是很復(fù)雜的,萬一生產(chǎn)一上午下午換另一個工件,那么工廠負責(zé)編程序的工程師要吐血了。
裝配環(huán)節(jié)PCB板插件環(huán)節(jié)遭遇同樣的問題,與此同時,很多3C涉及有角度裝配。針對平面的SCARA機器人無法很好的應(yīng)用到環(huán)節(jié)上,必須要使用六軸才可以,但是六軸機器人貴,雖然3C生產(chǎn)企業(yè)都很有錢,但是成批量地改換機器人,整條線下來成本也挺吃不消的。
說到檢測環(huán)節(jié),首先要說的是在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中其實每一段生產(chǎn)后都會伴隨一次檢測或檢查,機器人用到這個環(huán)節(jié)做的有兩種,一種是運到檢測機械里面,另一種是機器人抓手上面放檢測設(shè)備進行檢測。前者最多涉及一個翻面問題,效率和精確度機器人都綽綽有余。后者就需要在視覺上有一些要求了,總之也不算難,主要問題還是在成本。包裝出貨環(huán)節(jié)機器人都是成熟應(yīng)用了,3C行業(yè)不存在特殊性。
模塊化工業(yè)機器人在手機智能制造過程中的應(yīng)用前景
手機(3C產(chǎn)品)制造的挑戰(zhàn):
目前,3C行業(yè)面臨著多重考驗,一方面來自于產(chǎn)品本身的要求,另一方面來自于生產(chǎn)線的員工挑戰(zhàn)。3C電子產(chǎn)品尤其是手機產(chǎn)品對于精細的要求日益增加:1、零件體積小,大部分零件都是毫米級;2、零件不規(guī)則,零件不規(guī)則(攝像頭,排線等);3、產(chǎn)品樣式多,產(chǎn)品系列眾多;4、更新周期快,一臺專用設(shè)備可能只用幾個月就無法適用新產(chǎn)品;5、外觀要求高,表面不能細微劃痕;6、速度要求高,生產(chǎn)效率對手機制造相當(dāng)重要;7、故障率要求低,發(fā)生故障將導(dǎo)致全線停產(chǎn)等。此外,生產(chǎn)線熟練工人短缺,技術(shù)工人短缺,技術(shù)不熟練;品質(zhì)管控難,生產(chǎn)效率把控存在不確定性;人工工資快速上升,發(fā)生故障將導(dǎo)致全線停產(chǎn);工人情緒化,重復(fù)性工作,情緒化,怠工等因素將影響產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。
因此,自動化是發(fā)展趨勢。不過目前,3C電子生產(chǎn)線的很多工序仍由人工完成,人工所占比較依然很高,另外自動化專用設(shè)備大量使用,更換產(chǎn)品專用設(shè)備可能失去價值,現(xiàn)階段只有從部分工序開始導(dǎo)入機器人,且大部分機器人用來做搬運和上下料。
手機(3C產(chǎn)品)制造的趨勢:
在3C電子行業(yè),機器人的應(yīng)用種類有大概四種,一是直角坐標為代表的模塊化機器人,一種是SCARA4軸關(guān)節(jié)機器人,一種是傳統(tǒng)六軸機器人,最后一種是雙臂機器人。現(xiàn)階段,直角坐標機器人應(yīng)用比例最高,產(chǎn)品性能較為穩(wěn)定。
各類型工業(yè)機器人的3C適應(yīng)性:
綜上,不同類型的機器人均有不同的應(yīng)用范圍,但針對3C電子尤其是手機制造而言,直角坐標機器人現(xiàn)階段更具針對性。直角坐標機器人是模塊化的初級階段,由X,Y,Z三軸直交組合而成。其優(yōu)點是可由單軸模組快速組合和重構(gòu);算法簡單,通常通過直線差補和圓弧插補即可實現(xiàn)空間曲線和軌跡;精度高,成本低,可直接嫁接到自動化設(shè)備和生產(chǎn)線中。
同時,它的缺點是本體結(jié)構(gòu)缺乏柔性,空間利用率低;工作死角區(qū)域大,狹小空間無法進入,容易與周圍物體發(fā)生干涉和碰撞;行程變更難度大。不可逆轉(zhuǎn)。
比直角坐標機器人更為高級的是可擴展串聯(lián)機器人。它一般由四到六個關(guān)節(jié)模塊組成,臂長可以調(diào)節(jié)或更換。其優(yōu)點包括可根據(jù)現(xiàn)場需要選擇軸數(shù)和調(diào)節(jié)臂長;空間利用率高,可深入狹小空間;本體輕型化后,比傳統(tǒng)機器人更為輕便。
與此同時,它也存在缺點,比如僅適用比較輕型的場合,對3C行業(yè)是優(yōu)點;剛性較直角坐標要差。控制趨于復(fù)雜;精度控制難度加大。
高速輕載4軸桌面機器人服務(wù)3C自動化
機器人在3C領(lǐng)域的開展面臨的問題
隨著中國市場對機器人的接受度和應(yīng)用范圍擴大,我國機器人市場潛力無窮,其中3C電子行業(yè)以產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)贏得全世界矚目。據(jù)悉,我國3C產(chǎn)業(yè)有超過2000萬的產(chǎn)業(yè)工人,如果以機器人替代人工,可想而知,我國3C電子產(chǎn)業(yè)的自動化市場有多大。以華碩為例,員工10萬人,起碼有1萬人是在生產(chǎn)線上打螺絲,每條生產(chǎn)線上面有10-20個工位是打螺絲。如果用SCARA機器人打螺絲,人工替代空間會非常大。
在這樣的背景下,機器人等自動化設(shè)備紛紛將目光投注在3C電子產(chǎn)業(yè),隨之,3C領(lǐng)域的自動化運用逐漸成熟,但同時面臨的問題也不斷顯現(xiàn),提出的要求也更加具體(如下圖)。
高速高精4軸工業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)
相對而言,以上問題的提出讓高速高精度的4軸工業(yè)機器人有了更多機會。所謂4軸工業(yè)機器人,它不同于6軸等更多關(guān)節(jié)機器人,它的重量更輕體積更小,使用更輕便,而比直角坐標等兩軸機器人,它的手臂運行更靈活。因此,目前,4軸機器人在3C領(lǐng)域運行廣泛。
4軸機器人在3C行業(yè)最常見的應(yīng)用是裝配/拆卸、錫焊與點膠。許多3C行業(yè)的企業(yè)正面臨勞動力短缺,工資和管理成本不斷提高的問題。由于工作的高重復(fù)性,SCARA機器人之類的專用機器人可以很好地完成這些簡單動作。估計未來裝配/拆卸的應(yīng)用預(yù)計將增長最快的,2012年到2017年銷售年復(fù)合增長率將達20.6%。
物料操作是第二大應(yīng)用領(lǐng)域,占24%,主要包括物料搬運,碼垛,和機加工等。由于對工人安全的日益關(guān)注和不斷上升的工資成本,工業(yè)機器人越來越多的被引入到物料操作過程中。預(yù)計這一領(lǐng)域2012年到2017年銷售年復(fù)合增長率將達14.8%。
不過,面對3C電子尤其是手機等消費品的更新?lián)Q代周期越來越短,以及性能要求越來越高,現(xiàn)有的4軸機器人需要在各方面加以完善和改進,尤其是精度和穩(wěn)定性(見下圖)。
告別傻大粗3C電子需求精巧輕型6軸機器人
在傳統(tǒng)的諸如汽車行業(yè),6軸機器人是應(yīng)用最多的機器人類別,也是機器人較為典型的代表,但在3C電子領(lǐng)域,傳統(tǒng)6軸機器人除了在部分簡單工位,如打磨、搬運等會有所應(yīng)用,在裝配等精度要求高的工序尚難以發(fā)揮優(yōu)勢作用。因此,6軸機器人必須告別傻大粗的形象,以精巧輕型的產(chǎn)品樣式進入3C電子領(lǐng)域。
3C與汽車有別6軸優(yōu)勢不再凸顯
當(dāng)前,6軸機器人在汽車領(lǐng)域自動化生產(chǎn)率位居各行業(yè)之首,基本上所有的汽車工廠都已經(jīng)轉(zhuǎn)向自動化生產(chǎn),甚至泡面、餅干、磁磚工廠等也都有或簡單或復(fù)雜的機器人進駐。但手機、平板、筆記本的生產(chǎn)線,卻很難全面應(yīng)用機器人手臂。日本人發(fā)現(xiàn)機器人在生產(chǎn)小型電子產(chǎn)品時,良品率非常低。
一臺智能手機內(nèi)部有五六百個零部件,在四五英寸的微小機體空間中要全靠機器人組裝起來,仍是不可能的任務(wù)。因此,即使在智能化水平較高的富士康工廠中,一臺智能手機,目前九成以上的工序,需要由作業(yè)員的雙手完成。
因此,汽車行業(yè)的機器人屬于“傻大笨粗”的自動化設(shè)備,精度低、位置控制相對簡單,包括庫卡、ABB、發(fā)那科、安川等四大機器人企業(yè)都擁有了成熟的經(jīng)驗。但相比較而言,3C機器人的精度和位置控制等技術(shù)難度是汽車行業(yè)的10倍,在這個領(lǐng)域,成熟的供應(yīng)商仍處于空白狀態(tài)。 技術(shù)需優(yōu)化價格也有待完善
除了在技術(shù)上需要優(yōu)化外,6軸機器人在3C電子行業(yè)應(yīng)用受阻的另一個原因是價格過高。相較于4軸及其他類型的機器人,6軸機器人的價格也明顯過高,對于以生產(chǎn)制造為主的3C電子行業(yè)而言,除了幾大巨頭企業(yè)能夠用得起,其他小廠大都望而生畏。
不過目前,小6軸機器人的價格已經(jīng)在不斷下跌,連國外企業(yè)也在不斷調(diào)價,大有在3C電子行業(yè)一搏天下的決心。
目前,6軸機器人在3C電子行業(yè)應(yīng)用較有說服力的就是雷柏科技。雷柏既是較早一批購買并使用6軸機器人的應(yīng)用企業(yè),而且將這種系統(tǒng)集成的能力轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,目前已經(jīng)對外承接了更多的3C集成方案項目。
不過,雷柏的6軸機器人只是應(yīng)用在鼠標和鍵盤領(lǐng)域,更為精細和難度更高的電子消費品應(yīng)用6軸裝配生產(chǎn)仍然還在探索時期。
未來3C的潮流:雙臂機器人正在進行
相對于多軸的單臂機器人,雙臂機器人目前尚處于大企業(yè)競相比拼的階段。雙臂機器人的出現(xiàn),不僅僅是兩個單臂機器人的簡單組合,而是通過雙臂的協(xié)調(diào)性控制實現(xiàn)來完成對應(yīng)的工作。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中雙臂機器人將會發(fā)揮越來越重要的作用。尤其是在3C電子領(lǐng)域,雙臂機器人優(yōu)勢將更加明顯。
雙臂機器人的優(yōu)勢
由于電子器件的精巧度、更新周期快以及性能要求等,單臂機器人有諸多局限性。雙臂機器人就如同人類的的雙手,僅需要一個控制器,即可使雙臂動作達到同步協(xié)調(diào)、運動軌跡靈活的目的,因此而擁有高彈性的操作空間,更能夠有效克服產(chǎn)線上多個單臂機器人容易產(chǎn)生彼此干涉、碰撞的問題。由于雙臂機器人能夠相輔相成,也可以減少產(chǎn)線上機器人的數(shù)量,降低生產(chǎn)成本。
雙臂機器人尤其適用于3C電子行業(yè)的零部件組裝。少量、多樣性、客制化的生產(chǎn)已成為當(dāng)前3C產(chǎn)品生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢。而雙臂機器人因獨立性高,不需要生產(chǎn)線上獨立的工具與之配合,所以在生產(chǎn)線變動的時候,僅需要更換雙臂機器人手臂末端的夾具即可,具有極高的靈活性。
雙臂機器人的發(fā)展
國外對雙臂機器人的研究開始于90時代,最早的研究工作主要是雙臂的運動軌跡規(guī)劃,更多的是基于多個機器人在同一工作環(huán)境中如何不相互碰撞而展開的。在雙臂機器人的研究方面,美、日等國的研究人員憑借先進的制造技術(shù)和手段以及雄厚的研究經(jīng)費的支持,在雙臂機器人的研究領(lǐng)域做出了很多技術(shù)性的突破。而國內(nèi)雙臂機器人的研究相對開始較晚,主要涉及運動軌跡規(guī)劃、動力學(xué)以及協(xié)調(diào)控制等方面。
雙臂機器人后續(xù)將在工業(yè)自動化中扮演重要角色,而目前涉足雙臂機器人的廠家主要有有ABB、德國庫卡(KUKA)、安川電機(YASKAWA)、川田工業(yè)以及日商不二越等。去年9月,ABB發(fā)布了世界首臺真正實現(xiàn)人機協(xié)作的雙臂機器人YuMi。此款雙臂機器人具有人性化視覺與觸覺功能的設(shè)計,能夠完美的實現(xiàn)人機協(xié)作工作。Yumi的雙臂靈巧,并以軟性材質(zhì)包裹,同時配備創(chuàng)新的力傳感技術(shù),從而保障了人類同事的安全。而YuMi具有高靈敏度,雙臂極其靈活,可適用于各種精密度高的工作。除了能夠與人很好的配合工作外,還能同時與機器之間進行協(xié)調(diào)工作。
據(jù)悉,目前雙臂機器人已經(jīng)開始在3C電子行業(yè)運用,盡管目前售價在幾十萬元一臺,但是他的工作量相當(dāng)于兩臺單臂機器人,而且靈活性、配合度更高,更適合于部分柔性工序,也將3C電子行業(yè)的人機配合詮釋的更好。
3C電子行業(yè)機器視覺應(yīng)用
在3C電子行業(yè),機器視覺的應(yīng)用越來越普遍,無論是零部件的檢測還是整機產(chǎn)品的檢測,機器視覺都起到了重要作用。
所謂機器視覺就是用機器代替人眼來做尺寸測量、字符或條碼的讀取、顏色判斷、位置信息讀取等。根據(jù)項目的需求,一般一套機器視覺的形成有適當(dāng)?shù)墓庠础㈢R頭、相機、軟件等,最終還需要視覺系統(tǒng)與客戶生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的集成。
對于3C電子行業(yè)而言,以下趨勢將加大對機器視覺的需求,如上游行業(yè),手機芯片的BGA封裝管腳越來越密、手機電路板上的焊接點數(shù)量巨大,據(jù)稱單個手機雙面板焊點約5000個、生產(chǎn)設(shè)備需要結(jié)合檢測設(shè)備提高產(chǎn)品良率、手機設(shè)計緊湊度越來越高,對各部件,包括沖壓件的結(jié)構(gòu)尺寸精度要求也在提高、金屬外殼的采用,手機屏幕越來越大,生產(chǎn)或裝配時的劃痕、消費者對高端手機的外觀完美性要求等,因此,視覺技術(shù)在上述各個環(huán)節(jié)都得到了應(yīng)用。
據(jù)報道,2015年被嚴格定義為視覺部件的機器視覺市場規(guī)模為20億,廣義市場的規(guī)模為200億,包括視覺相關(guān)的系統(tǒng)產(chǎn)品。全球機器視覺產(chǎn)業(yè)主要分布于北美、歐洲以及日本地區(qū)。其中北美占比達到了61%.歐洲占比為14%,日本為9%。 因為近年來國內(nèi)機器視覺市場的高速發(fā)展,中國已經(jīng)成為該領(lǐng)域世界第四大市場。目前中國的國際機器視覺品牌已超100多家,中國自己的機器視覺企業(yè)也超過115家,機器視覺產(chǎn)品代理商超過200家,專業(yè)的機器視覺系統(tǒng)集成商超過50家,涵蓋從光源、工業(yè)相機、工業(yè)鏡頭、圖像采集卡以及智能相機等所有機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品。
隨著企業(yè)自動化程度的不斷提高和對質(zhì)量更加嚴格的要求,這帶來了對機器視覺自動化設(shè)備的大量需求。
機器視覺行業(yè)應(yīng)用市場分析
3C行業(yè)系統(tǒng)集成四部曲
行業(yè)背景
中國成為工業(yè)機器人最大的市場,巨大的市場蛋糕,瞬間吸引了眾多的企業(yè)、人才、資金紛紛進入,機器人產(chǎn)業(yè)成為了目前國內(nèi)最熱門的產(chǎn)業(yè)之一,企業(yè)、政府都投入了極大的熱情,試圖尋求更大的突破。而除了之前的汽車、冶金、橡膠等應(yīng)用行業(yè)外,3C行業(yè)(即:電腦Computer、通訊Communication和消費性電子ConsumerElectronic)則成為了目前眾多企業(yè)最重要的掘金點。為什么大家會不約而同的把目光投向3C行業(yè)呢?
1、傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)相關(guān)成熟增量有限
以汽車行業(yè)為例,目前,國內(nèi)60%的工業(yè)機器人應(yīng)用在了汽車制造業(yè),當(dāng)然他們多采用國外品牌工業(yè)機器人。由于汽車行業(yè)自動化起點較高,同時又采用了直接引進國外成熟設(shè)備和系統(tǒng)集成商(我把這種模式叫做CTC(COPYTOCHINA)),這些企業(yè)在傳統(tǒng)行業(yè)的工業(yè)機器人應(yīng)用相對來說已經(jīng)很成熟,所以通過標準化推廣的工作迅速將整個行業(yè)自動化水平推向了一個高度。隨著汽車行業(yè)機器人的應(yīng)用越來越成熟及汽車生產(chǎn)線保有量的飽和,市場增量必定會逐漸降低,尋求向想其他新興行業(yè)滲透已經(jīng)成為了一種趨勢。
2、3C產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速
3C市場的持續(xù)增長是各大企業(yè)看中3C行業(yè)機器人應(yīng)用的關(guān)鍵。中國集中了全球70%的3C產(chǎn)品產(chǎn)能,而目前此領(lǐng)域的自動化程度仍較低,目前國內(nèi)3C行業(yè)機器人密度僅為11臺/萬員工,而日韓國家的機器人密度早已超過1200臺/萬員工。據(jù)了解,未來三年,全球3C市場將保持15%左右增速,到2017年3C市場機器人將達到上萬億級別市場規(guī)模。中國作為制造業(yè)大國,3C行業(yè)是最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一,其中東莞、深圳等更是3C行業(yè)的集中地,產(chǎn)業(yè)鏈齊全,無疑成為了機器人應(yīng)用項目的重點市場。
3、技術(shù)壁壘使得3C市場還處于競爭藍海區(qū)
在傳統(tǒng)應(yīng)用市場,機器人技術(shù)及種類已經(jīng)相當(dāng)齊全,想要有所突破很難,只有在新的應(yīng)用領(lǐng)域,我們才能與國外先進企業(yè)處于同一起跑線,3C行業(yè)作為目前發(fā)展最迅速,而且機器人應(yīng)用相對不那么成熟的應(yīng)用市場,很高的技術(shù)壁壘勢必會成為企業(yè)尋求差異化道路上的一片藍海,成為機器人企業(yè)眼中的寵兒。 行業(yè)特點
1、小批量,多品種,柔性化程度高,投資回報周期短。
3C產(chǎn)品擁有生命周期短、持續(xù)降低成本及彈性的全球運籌等特性,是目前發(fā)展最迅速,變動也最頻繁的一種產(chǎn)業(yè)。由于中國3C產(chǎn)業(yè)鏈比較齊全,加工工業(yè)發(fā)達,且普遍面臨人力成本上升的難題,機器人應(yīng)用還未普及,市場增量潛力巨大,因此成為了企業(yè)競相角逐的戰(zhàn)爭之一。而為了加快3C行業(yè)智能制造的步伐,政府也出臺相關(guān)政策扶持,極大提高了企業(yè)的積極性和自信心。3C行業(yè)機器人應(yīng)用的巨大市場增量,是它受熱捧的關(guān)鍵。但是3C行業(yè)客戶規(guī)模較小,產(chǎn)品變化快,精細化程度更高,標準欠缺,都阻礙著機器人在3C行業(yè)中的應(yīng)用。
2、人機協(xié)作安全要求需求明顯
人機協(xié)作將是3C行業(yè)普遍存在的現(xiàn)象,由于技術(shù)的迭代及產(chǎn)品的更新,成本的優(yōu)化都將需要時間的沉淀,在當(dāng)前機器人技術(shù)無法實現(xiàn)的工序?qū)⒗^續(xù)采用人工作業(yè)的方式與機器人工站一起完成整個3C產(chǎn)品生產(chǎn)制造和測試的工作,所以人機協(xié)作帶來的對機器人本身的安全要求越來越高。
3、機器視覺的應(yīng)用隨處可見
由于3C產(chǎn)品精細化,柔性化的作業(yè)要求,對機器視覺的需求及依賴將越來越明顯,機器視覺技術(shù)的應(yīng)用和積累將極大影響3C行業(yè)機器人應(yīng)用的進程。
3C行業(yè)系統(tǒng)集成四部曲
試錯,迭代,標準化,復(fù)制
試錯
由于3C處在一個機器人應(yīng)用還未普及,市場增量潛力巨大新興市場,沒有非常成熟的模式和應(yīng)用解決方案可以參考和借鑒,需要我們投入研發(fā)去探索出成熟的應(yīng)用解決方案,我把他稱之為CIC(CREATEDINCHINA)模式,有別于汽車行業(yè)的CTC(COPYTOCHINA)模式,3C行業(yè)的CIC模式需要企業(yè)投入更多的時間和研發(fā)去試錯,通過不斷的嘗試找到一個將自動化技術(shù)和3C行業(yè)的工藝know-how有效結(jié)合的解決方案。
迭代
將試錯積累的寶貴經(jīng)驗,通過不斷和供應(yīng)商及客戶現(xiàn)場使用反饋的結(jié)合快速迭代,形成產(chǎn)品化,將整個生產(chǎn)工序和技術(shù)結(jié)合起來,完成整廠自動化技術(shù)的迭代將有助于系統(tǒng)集成的能力形成,團隊的快速磨合,項目管理能力的快速提升及供應(yīng)商體系的持續(xù)優(yōu)化。
標準化
如何將試錯迭代的行業(yè)解決方案,通過結(jié)合了行業(yè)工藝know-how的產(chǎn)品做到標準化將是打破系統(tǒng)集成商有利潤沒規(guī)模的決定性因素,當(dāng)前系統(tǒng)集成標準化只占整個項目的30%-40%,這個數(shù)字應(yīng)該被提到80%。這個過程需要客戶IE、研發(fā)團隊、供應(yīng)商共同參與努力,通過標準化工作或者開發(fā)集成行業(yè)工藝know-how的標準化產(chǎn)品,建立出具有行業(yè)推廣價值的整體解決方案。
復(fù)制
將形成的具有行業(yè)推廣價值的整體解決方案在行業(yè)里做深耕應(yīng)用,通過快速復(fù)制的方式將系統(tǒng)集成規(guī)模做大,建立起行業(yè)的話語權(quán)。企業(yè)需要盈利首先得有行業(yè)話語權(quán),有制定行業(yè)標準的能力,系統(tǒng)集成商的價值在于快速創(chuàng)造價值,企業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新需要更多的行業(yè)深耕經(jīng)驗,所以快速復(fù)制的能力是一個企業(yè)保持專注的核心動力。
以上四點將決定未來幾年3C行業(yè)系統(tǒng)集成商的格局,如何更好的將機器人應(yīng)用到3C行業(yè)中,考驗著各個系統(tǒng)集成商的智慧與創(chuàng)新能力!
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機器人
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