中国劳动力成本上升 部分行业考虑使用机器人
栏目分类:智能机器人   发布日期:2012-12-13 23:06   浏览次数:574专栏投稿 值班编辑:QQ281688302

对于2009年从日本回国创业的李昕春来说,眼下似乎没有什么比生产机器人更好的生意了,创业三年,他说他从来不用主动为自己的产品寻找客户,而且经济越不景气找上门来的客户越多。他所创立的佛山龙甲机器人焊接技术有限公司甚至连一个业务员都没有。 魅力来自

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  对于2009年从日本回国创业的李昕春来说,眼下似乎没有什么比生产机器人更好的生意了,创业三年,他说他从来不用主动为自己的产品寻找客户,而且经济越不景气找上门来的客户越多。他所创立的佛山龙甲机器人焊接技术有限公司甚至连一个业务员都没有。

  魅力来自于机器人对人力的替代。李昕春相信,他的公司所生产的机器人能够有效地帮助客户提高效率,节约成本。

  今年7月,依靠从龙甲定制的机器人,广东一家名为澳美发的制造椅子的出口企业使生产椅子的部分工序实现了自动化。这些工序并不复杂,对一条钢管进行切割、然后弯曲,再焊接和喷漆,但是过去这需要通过工人操作手工完成,而现在价值600万元的机器人让原来400个工人1分钟的工作量变成现在只需要40个工人和10秒钟。因为生产成本的下降,澳美发把每把椅子的出口价格调低了23%。

  就像在这家生产椅子的公司正在发生的变化那样,在主要分布于中国东部沿海地区的中国制造业企业的生产车间,那些还在生产线上的工人将会发现他们将与新的工友—机器人—配合,或者,他们管理巡视的对象就是那些冰冷的机器人,它们不会跳楼,没有感情问题,对饮食起居也没要求,只知道工作。

  按照经济学家的解释,中国的人口红利正在消失,而对中国东南沿海的那些加工制造企业来说,这意味着招工难和工人流动率高已经成为它们普遍要面对的问题。劳动力市场供求关系的变化也在扭转过去工人工资低的状况。据中国国家统计局统计,2011年,外出农民工月均收入2049 元,比上年增加了 359元,增长 21.2%。

  工人工资上涨意味着制造业本来就不大的利润空间被进一步压缩。在这种情况下,机器人登场的时候到了。

  当然,在中国的制造业企业中,某些特定领域应用机器人生产已经不是新鲜事了,最典型的是汽车工业,其80%的工作都已实现自动化,在汽车工厂内,机械臂对汽车进行组装、焊接、拧螺丝等,而人似乎没怎么做工作,成了机器的配角。

  但是现在更多的行业开始考虑使用机器人。据国际机器人联合会估计,目前全世界有110万个正在工作中的机器人,而未来这个数量将会迅速增长,而增长的动力将主要来自中国。2011年在中国的机器人销量为2.26万台,同比大增51%,预计在2014年中国的工业机器人销量将成为全球第一。2011年,中国每1万名产业工人中拥有机器人的数量是21台,而国际平均水平是55台,而美国是135台,韩国是 347台。

  龙甲这样的设计生产机器人的公司正在迎来前所未有的好机会。而它们最着名的客户,是全球最大的电子设备代工企业富士康。

  富士康的员工超过百万人,他们绝大多数是站在生产线一线的年轻工人。管理这么多人对富士康的老板郭台铭来说是个巨大的考验。富士康的利润率相比其他行业非常之低,其中生产苹果产品的利润率被压至1.5%。而庞大的人力成本和由此产生的管理成本却在不断增加。

  每天都有大量的新人进来,也有大量的工人离开,富士康工厂门口永远都不缺招工的景象。进城打工的农民工减少了,富士康就将它的工厂从过去深圳这样的沿海城市转移进了太原和郑州这样的内陆城市,让农民工在家门口就能进入工厂工作。但招工不足仍然是个问题。

  庞大的规模使得富士康选择了严格的近乎军事化的管理,生产线上长时间单一重复枯燥的工作以及由上而下传导下来的生产压力使得前两年富士康员工意外事件频发。面对工人、社会以及媒体的压力,郭台铭不可能再继续维持既有的生产方式。

  他思考出的转型之道是先实现人与机器人在生产线上的分工配合,逐渐提高自动化的水平。在富士康,流水线上的全套生产过程已经被切割成细小的工序,一线工人在生产线上,不停地将东西从线上取下,完成自己要完成的工序。拾取件、冲压、焊接、打磨、拧螺丝、组装后放入包装盒,这些工序可能是很简单的重复性的动作,机器人适合替代。这其中也有很多工序具有危险性,原本就不太适合人力去做。

  2011年7月29日,郭台铭宣称,要在未来3年内用100万台机器人来替代生产线上的人力。

  就在他宣布这条消息的两个多月前,富士康成都工厂内iPad生产线的一个打磨车间发生了爆炸。据富士康调查,事故的原因是易燃的铝粉在管道内堆积,遇上电器开关打火,在排风筒内引起爆炸。在打磨车间内,这道工序要做的工作具体就是工人戴着口罩将铝材机身的iPad的后壳打磨光滑。在打磨抛光的过程中会产生很多铝粉残屑,而这些都是易燃物品,遇到明火就可能引起爆炸。

  除了易燃易爆的危险,这道工序产生的粉尘对人体也是有害的。而机器人的应用将能够让工人退出类似危险的环节。

  从开始宣布消息到现在,富士康已经在深圳、太原和郑州等地工厂装备了一万余台机器人,其中有一部分会由富士康自己生产,它设立了专门的机器人设计部门,自行制造了能完成单一动作的专业机器人Foxbot。

  郑州工厂的测试生产线是应用这种机械手臂机器人的生产线之一。出于安全原因,机器人被铁笼子罩着进行操作,它们参与到最新一代的苹果手机iPhone 5的检测中。

  “一台机械手臂能代替四个人力,每次它能同时操作12台测试设备,它的动作仅仅是不停地拿和放,机械手臂将还没测试的iPhone抓到生产线上,待测试好后,它再把手机从生产线上拿下来放到下一道工序。”这个工厂的一位工人说。

  但更多的机器人还是要通过对外采购,龙甲就是它的供应商之一。在抛光打磨车间,瑞士公司ABB提供的机器人也已经开始代替工人,打磨着成千上万的诺基亚[微博]手机、iPhone和iPad。

  ABB于1994年将机器人业务引入中国,而当时的中国市场还没有像现在这样走到一个劳动力紧缺的关口。而11年后,因为中国市场可能具有的巨大潜力,这家公司将其机器人的研发中心搬到了中国,并在上海设立了制造工厂,开始在中国本土生产机器人。

  现在ABB已经拥有一长串中国客户名单,除了富士康这样的巨无霸,还有生产无线鼠标和键盘的雷柏电子有限公司这样的中小规模的公司。雷柏创立于2007年,位于深圳龙岗区,在富士康深圳厂区的东面。一开始雷柏为外国厂商代工,去年则完全放弃了代工业务,意图成为一家拥有自己的品牌的公司。

  在2011年上海举办的自动化博览会上,雷柏公司的参会人员看到了ABB的机器人,后来向其购买了70台机器人,用于组装鼠标和键盘等,这70台机器人承担的工作量相当于过去300名工人的工作量。

  “今年深圳的最低工资标准提升了13%,去年前年则都提高20%,这样下去,企业的利润都会被不断上涨的成本吞噬掉,工人也不好管理,流动性很大,有时候影响生产和交货,”雷柏总经理曾浩说,“要发展,要提升市场竞争力,就必须想办法改变现状。”

  而机器人的到来让雷柏的产品品质至少提升了百分之二三十,员工人数从以前的3000多人减少到了现在的1000多人,这也让它们能够提高现有员工的待遇。“过去一年我们没有招员工,有离职的就出,但不进人了。”雷柏制造中心总监邓邱伟说。

  效率和品质的提高都是来自每一道工序效率提升的积累,比如现在USB插头塑料和金属片组装的节拍时间仅为3秒,生产效率提高了60%。

  无线鼠标需要一个USB插头插入电脑,对于这个插头,机器人的组装过程是这样的:插头的塑料和金属通过两条传送带送至机器人手臂下方的路径点,机器人先夹起金属头,再夹起塑料焊接上,然后整体抓起来,整齐排列在摆放区内。这几道工序由机器人自动完成,无需工人参与。

  一些机器人尚不能独自完成的工序需要人与机器人的配合,比如鼠标内部元器件的装配过程。传送带将鼠标底壳传送到机器人下方,机器人将自动从摆放好的主板区域抓取主板,将上面有摄像头大小的薄膜撕掉,然后将主板放入鼠标底壳中。如果机器人自己不确定主板上面的薄膜是否被自己撕掉,机械臂会抬起手给工人去确认一下。而最后鼠标内电线的嵌入仍需工人来完成。

  这种模式被雷柏称为“一人屋”,事实上是两个人加一个机器人完成一个鼠标组装。一个人负责与机器人互动,另一个人进行最后产品的检测。在这种模式下, 两个人在10 个小时可以完成1000到1200只鼠标的装配。而以前的人工流水线模式是 8个人一天下来做2500只。

  雷柏还在思考怎样让流程更精简。从生产线的布置,到厂房的设计,甚至标准化的物流,都因机器人的引进而被改变,围绕机器人的视角成为了新的思考出发点。

  除了节省人力,机器人的使用也可以让同样的生产空间产出更多,产品质量的管理控制水平也能够得以提高。“机器人一起工作,这本身就是数字化,会有大量生产信息可以收集起来,从理论上讲可以对整个工位进行优化,可以调整工位之间的协调,就像机器人之间的合作,各个机器人工作负荷可以平衡起来,但人工比较难以控制。”ABB公司离散自动化与运动控制业务部北亚区及中国负责人顾纯元说。这意味着人可以根据数据来分析改进生产线的工作流程,进一步挖掘工序优化上的增长潜力。

  当然,并不是生产任何产品或者任何行业都能用机器人。像成熟运用机器人的汽车行业,其工序本身就适合流水线自动化的大批量生产,而运用机器人较多的3C行业,也要视其生产产品本身的特点和工序特点而定。

  根据不同的情况,企业也要衡量自己的投入和产出比。富士康为众多厂商的电子产品进行代工,而电子产品的更新换代速度很快,以iPhone为例,过去几乎每年都有一代新品推出。如果随着产品的改变而频繁改变生产线设置和机器人的生产方案,成本可能就收不回来。

  “工艺是特定的,机器人本身是通用的,可以应用在任何工厂。但是如果机器人抓一瓶水、一个盒子,不改夹具是不行的;同样的机器人,如果不抓东西,而是去做打磨,就是换了另外一个工艺,编程也不一样。”顾纯元说。

  使用机器人意味着大规模的工业生产,如果工厂在产品的标准化和批量生产方面还没有找到平衡点,那么机器人替代人力就可能是一个并不实惠的方案。

  当然,也不一定只有大规模生产和大型的厂房布局才能使用机器人,小作坊式的厂房统一批量生产也可以应用机器人。未来厂房的空间可能因机器人加入到生产线而缩小,不再与人员的扩张成正比。

  在ABB这样的欧洲大型机器人厂商占据的主流市场之外,一家起源于丹麦的创业公司Universal Robots则选择了以灵活、体积小的小型机器人为突破口。Universal Robots的名字取材于一部关于机器人的小说,这家公司于2011年开始进入中国。

  10月份,江苏昆山东威电镀设备技术有限公司刚刚装备了两台Universal Robots生产的UR5型机器人。这两台小型机器人的作用是在生产线上对电镀板进行自动上下料。UR5型机器人在外观上看是一种小巧灵活的机械臂,它自身只有18公斤,能够负载抓取最大5公斤的物体。东威公司将其悬挂固定在电镀机上,用两台机器人配合,一台在电镀工序的生产线起点抓取电路板进行上料,而另一台则负责在结束时从生产线上取下。UR机器人本身小巧的适应性使得它能灵活地适应生产线的特殊布局。

  在没有扩大或改变东威公司厂房布局的情况下,只需对生产线稍加调整,将体积小巧的机器人安置其中就可以工作。“东威工厂内的生产线之间间隔很小,如果用大机器人的话,在布局上是要把生产线之间的间隔打开,同时整个生产线面积也随之扩大。”Universal Robots公司中国区代表赵千捷说。但在生产线和厂房条件限制下,并不是每个企业都能为之做出改变。

  Universal Robots生产的机器人打算专注在小型机器人市场。在功能上,这类小型机器人的手臂和大型机器人一样也能完成各种工作,只需根据具体不同的生产产品和工序相应更换“抓手”—相当于人手的部位。它们的区别只是自身重量、体积以及能够负载的物体重量的不同。在一些生产产品本身很小,负载要求并不高的生产线上,小型机器人即能胜任。

  对于加工制造业工厂,引入机器人还可以考虑一些制造专业机器人的国内厂商。严格意义上讲,这些“专业机器人”并非严格定义中的机器人,它们没有达到六个轴的标准,也不能够仅仅通过改变机械臂的“手”来适用所有工序环节;生产线改变时,需要调整的程序和设备也更多。这些专业设备只能完成一种动作,比如焊接或者冲压,但这足够将一些中小制造企业带入自动化生产时代了。

  龙甲公司设计生产的机器人事实上就是这种机器人,李昕春称之为“专业设备”,这种设备只能通过定制来完成,李昕春说,这决定了他的企业做不大,因为没办法大规模复制,龙甲只有不到40名员工。

  但是找上门来的客户很多,而且各个行业都有,李昕春现在琢磨着怎样在电梯制造和陶瓷生产领域以专业机器人来打开市场。他希望选中一些能够复制的领域,这样一套方案稍加修改就能适应这个行业其他厂家的具体需要。

  对于他的潜在客户来说,机器人等自动化设备加入到生产线中,可能成为这些深陷同质化竞争泥潭的制造企业转型升级的一环。而这些企业的决策将会直接影响未来全球制造业格局的改变。

  曾任《连线》杂志主编、不久前决定创业生产“飞行机器人”的克里斯·安德森对《第一财经周刊》记者称,数字化的工业生产对原有布局下的参与者来说既有挑战也有机遇,自动化生产是制造业的一次转型,在这个过程中劳动力不再是最为重要的一个因素了。克里斯·安德森创立的公司在北美有两个工厂,他说:“因为用了机器人,可以跟中国工厂竞争了。”

  在过去,欧美的制造业企业将工厂从欧美搬到台湾,然后是中国内地。而现在,更低的劳动力成本地区比如越南、印尼、孟加拉正在涌现,按照原来的轨迹,劳动密集型产业转移的方向将是这些更具竞争力的国家。但是,当使用机器人的成本降低,以机器人替代人力更为划算时,这条轨迹也许会逆转,制造业也许将回归欧美本土。

  不过不是只有劳动力成本这一单一因素,要考虑的因素还有很多。克里斯·安德森认为产品的生产成本还包括环境、时间、灵活性等等。此外,自动化可以把生产产品的地方和消费产品的地方拉得更近一点,这样就能有快速的供应链。“在这个转型中,中国制造业的优势在于可以集中精力做好工程、设计以及更为集中的供应链。中国也是世界上唯一一个这样的国家,在供应链各个环节什么都有。”

  在这一场新格局改变中,出于竞争目的,各方玩家都将会把越来越多的机器人引入到制造业中。无论怎样,机器人替代一些简单重复性工作的岗位将成为必然趋势。就像当初工业革命、工业化以及流水线生产形态给制造业带来的改变一样,机器人也将开启一个新的制造时代。

  几种不同类型的机器人

  1.遥控式机器人

  操作者通过可视距离内遥控或远程遥控,以监视器监测来操作机器人开展工作

  适合危险的工作环境以及非重复性的、以前并没有经验的现场工作

  在工业中应用于核电站内部检测等领域

  2.程序控制机器人

  按预先编好的程序指令依次进行操作的机器人

  主要用于单一、重复性作业,是一种比较经济的机器人

  比如各类数控机床,切割或激光点焊

  3.数值控制机器人

  将各种作业所需要的动作、位置、条件等用数值或符号来表示,然后通过编制的程序实现控制的机器人

  它实际上比程序控制机器人更加灵活,可以根据程序中不同条件来做相应的操作。随着发展,计算机数控机器人能实现更加复杂的编程

  基本上已经适用各个领域

  4.智能机器人

  具备各种传感器,如视觉、听觉、触觉、嗅觉。还有效应器,作为作用于周围环境的手段,它们使手、脚、触角等能够动起来

  智能机器人至少要具备三个要素:感觉要素、运动要素和思考要素。也被称为自控机器人

  一般外形像人型或者动物,可以陪人聊天、给人打水或者类似宠物一样陪伴主人

  5.示教机器人

  一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序的机器人

  在操作前需要人对机器进行动作上手把手的“教导”,或通过更为精确的示教盒来教机器运动

  在生产线上下料过程中,可以“教”机器人抓手走什么样的路径

  原理

  特点

  应用范围

  注:对于机器人,国际上并没有统一的分类标准,业界存在多种分类方法,上述分类采用的是依据基本控制和操作进行分类的办法

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