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秦东兴:突破上升期瓶颈成都工业机器人发展值

发布:admin04-26分类: 环保

  根据中国机器人产业联盟发布的统计数据,2013年开始,中国已经成为全球规模最大、增长最快的工业机器人单一国家市场。同时据预测,2020年我国工业机器人销量将达到21万台,2025年之前国内工业机器人还有250万台缺口。不难看出,我国工业机器人市场处于高速增长前期,巨大的人口和制造业体量决定了未来市场对工业机器人的旺盛需求。

  成都本土产业能力突出,工业机器人发展也已进入一定的规模期和成熟期。同时在产能的上升期也面临着一些具体的问题,如何有效地快速地突破发展瓶颈呢?本期由成都信息工程大学控制工程学院机械电子系教研室主任、副教授,成都市科学技术顾问团特邀专家秦东兴副教授为我们提供一些推动工业机器人研发及相关产业发展的建议。

  装备制造业基础雄厚。成都市或周边临近工业区集中了航空航天、核电、军事核装备、交通、汽车、电子、家电、新能源装备、食品机械等重点产业,为工业机器人产业发展提供了沃土。在电子产品制造领域,成都应用机器人起步很早,如光电子器件、磁芯、冰箱、液晶电视等产品的自动生产线很早就采用工业机器人来实现部分工艺环节的自动操作。在汽车制造领域,从生产线建设开始,大量机器人就被采用,成为工业机器人应用最密集的领域。在飞机制造领域,因国防建设对飞机制造效率提出了更高要求,飞机整机和部件生产的许多环节正在积极应用机器人。同时,成都装备制造业对工业机器人的潜在需求也吸引了世界知名机器人整机供应商的关注。例如,KUKA机器人公司在蒲江建立了相当规模的培训基地,ABB也与本地一些高校合作,建立了应用示范点。

  本地机器人企业具有一定技术优势。成都在焊接、核行业等细分行业或特殊领域拥有具备技术优势的本地机器人制造企业。在系统集成方面,面向汽车制造、通用制造、焊接、电子行业的机器人系统集成企业四川共有11家,主要集中在成都。目前成都在焊接自动化和机器人系统集成方面的优势源于成都电焊机研究所。成焊宝马、焊研科技、立腾等十几家民营焊接企业,其核心技术、市场与管理人员或多或少均与成都电焊机研究所有渊源。几十家企业在全国范围内捕捉市场机会,在市场竞争中发展,精耕细作,最终推动成都成为全国焊接自动化装备研发制造、焊接机器人系统集成的最具优势地区。

  特殊领域或细分市场需求巨大。工业机器人目前正在从汽车生产、电子制造等传统应用大户走进化工、通用机械、食品、物流等领域,特别是核行业这种特殊领域,从大型制造企业走进中小企业,这就创造了大量细分市场机会。成都乃至西南地区是我国军事核装备研发制造、核电装备设计制造的集中区域,是中国核动力设计研究院总部所在地,周边中国工程物理研究院、812、814、821等中国核工业集团下属单位生产过程的很多环节在核辐照和污染环境中进行,也是我国放射性废料后处理压力较大的地区,用机器人代替人工操作的需求较大。目前,成都拥有十几家企业提供核环境操作机器人,分布在郫都区、双流区、青白江区和龙泉驿区。

  自动导引运输车(AGV)技术形成一定突破。生产车间物流、仓储物流、医院物流对自动导引运输车(AGV)的需求很大。成都本地AGV生产企业分别研制了不同机动构型的AGV平台,载重从几十公斤到几百公斤不等,可结合上述各种导航方式,构成半智能或智能输送设备。与沈阳、深莞等地上规模AGV生产商相比,本地产品对行业的适应性较差,还未形成规模化应用,并且在自主充电和定位精度方面,尚有技术差距,但也具备了一定发展基础。

  系统集成企业规模小、能力弱。工业机器人通过编程赋能、系统集成,将工艺过程中人工完成的复杂动作分解为基本的本体关节运动和末端工具动作的组合流程逻辑,这是一个知识附加的研发过程,需要对行业工艺十分熟悉,甚至需要行业工艺技术专家。成都工业机器人系统集成企业普遍规模较小,与华东、华南的系统集成企业相比,研发能力弱,无技术优势,具有不小的差距。虽然在汽车、电子行业这些工艺已严格逻辑化的行业,有一定优势,但在本地区航空航天、食品与酒类、核装备等优势行业,因工艺逻辑化尚未完善,系统集成效果不佳,行业适用性不够好。

  专业研发人才支撑力不足。成都工业机器人研发人才主要来自本地几所高校的机械电子工程专业和工业自动化专业。因实验室建设经费投入不足,这些高校目前并没有成建制的通用工业机器人专业实验室,无法针对行业中大量采用的工业机器人的系统集成和应用研发开展培训。KUKA、ABB等整机企业在成都配备大量工业机器人的培训实验室,但其主要培训对象是自动化单元的编程操作人员,培养能力无法满足本地区机器人企业研发人才的需求。供需结构化矛盾导致高端人才供给不足,限制了本地区机器人企业的发展。在焊接等具有优势的企业,未能将优势拓展到其它制造业细分领域,很多也是因为人的因素而不是资金方面的问题。

  特殊细分领域工业机器人应用水平亟待提升。成都在不少制造业细分领域具有领先优势,如航空航天、食品造酒、核装备等,这些领域拥有巨大的机器人应用需求,然而目前还没有形成规模应用趋势。在造酒行业,川酒独有的酿造工艺中有很多传统生产环节需要繁重的体力劳动,完全有采用机器人代替人工操作的技术可行性。在核领域,成都工业机器人除了主从机械手和核电水下机器人外,其它机器人或机械手产品还处于低端市场。企业普遍规模较小,重仿制轻研发,没有形成具有竞争优势的核心产品,也未形成技术优势突出、产品覆盖领域较宽的企业。随着核生产和核电领域自动化和智能化水平提升,核机器人的优势将愈发明显,限制核电机器人规模化的核心技术和部件水平将迫切需要提升。

  培育细分行业人才团队。在失去通用机器人研发制造先机的情况下,成都市相关部门应在航空航天、核领域、食品等国内其它地区尚未形成系统集成综合优势的细分行业,深入调研各细分领域企业状况,发掘具有潜力的小微企业,对其团队在技术研发、管理方面提供培训服务或培训资金支持,推动企业对新聘员工进行培训或老员工提供在职培训机会,而不是简单的项目或资金支持,通过对人才的培养来带动技术提升,进而推动企业转型升级。对某些在细分行业已具有一定规模的工业机器人系统集成企业,可以组织研究机构、高校与其对接,鼓励双方联合建立研发中心开展研发,以推动企业管理、技术水平整体提升。成都应鼓励企业与高校、科研院所开展合作,联合建立研发中心、实验室和技术转化中心。

  培育优势领域的工业机器人制造与系统集成企业。成都应加快支持核领域机器人产品及其相关技术的开发,扶植在本区具有技术优势的企业,促进企业与高校研究团队深化产学研合作,形成在本地区和国内具有领先技术优势的产品,配合我国核电装备的出口,逐渐进入国际市场。食品酿酒业是四川特色产业,推进该领域的自动化和机器人应用,对成都发展机器人产业具有独特地方意义,并可在国内获得先机。该行业的自动化装备特别是机器人,要在与工业生产完全不同的食品生产环境中,模仿人工动作接触处理原料粮食或酵曲,不但动作复杂难以标准化,并且对耐蚀、无污染和无泄漏要求十分严格。普通工业机器人从主材、驱动到传动,均无法满足此要求。这些约束条件,恰好形成四川、成都发展工业机器人的独有机会。建议成都尽快整合机器人领域人才和酿造工艺领域的人才,选择示范企业,构建示范应用点,探索机器人在食品酿造领域的应用。

  高度关注工业AGV及其核心部件技术发展。目前出现的基站导航成本很低,定位精度和可靠性可以满足工业要求,是一种极具潜力的定位方式,一旦应用,将对基于激光定位技术的AGV产品形成强大的市场挤压作用。基于双目视觉的导航,如定位精度和可靠性一旦符合工业要求,就可能是最具潜力的AGV或移动机器人定位方法。考虑到未来无人移动导航车的应用前景,建议成都针对移动机器人或AGV定位与导航技术,组织专家进行技术跟踪,并结合调研,推进产学研结合,在重点企业建立AGV创新中心,整合目前优势技术资源,推进AGV整机与核心部件的产业化。

  组建机器人产业推进组,协调产学研协同突破。机器人产业对从业人员的素质要求较高,甚至操作人员也需要会进行简单末端工具的设计、安装、编程和维护,以机器人为中心的系统才能高效运行。这需要机器人制造销售、机器人操作维护、机器人的研究开发三方进行紧密合作。在产学研各方面,成都均具有相当可观的资源,但碎片化明显。成都高校相关专业每年毕业几千人,却无法培养出满足行业需要的专业人才。组织的藩篱需要打破,协同的动脉需要疏通,建议学习重庆市先进制造研究院的经验,组建专门的机器人产业推进组,全面调研成都产学研各方资源,促进企业、高校和职校、研究单位的分工协同,做实产学研结合,打造具有成都特色、全国领先的若干个研究开发团队、人才培养基地和产品应用示范企业,推动工业机器人产业快速发展。

  作者:成都信息工程大学控制工程学院机械电子系教研室主任、副教授,成都市科学技术顾问团特邀专家

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