协作型机器人具有弹性高、投资回收快优势,是工业机器人发展趋势

国际金属加工网 2020年03月19日

早在1960年代,机器人就已经应用于工业制造上;随着自动化技术的提升,机器人的灵活性与安全性增加,能够与员工近距离工作的“协作型机器人”因此诞生。

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协作型机器人有运用弹性高、低成本、投资回收快等特性,是中小企业的宠儿。预计2027年,协作型机器人的销售额将占工业机器人的30%;而在协作型机器人的加持下,也有助于中小企业数字转型,向生产自动化、智能化迈进。

英文中机器人“robot”这个字来自古斯拉夫文的Rabota,意思为强迫劳动或奴役,这个字的普及源自1920年代一位捷克剧作家Karelapek所创作的科幻作品《RUR》。在剧中,一间叫做Rossum’s Universal Robots的公司以生物科技做出人造工人,但这和现在的机器人可说是相差甚远,真正的机器人在超过30年后才被发明出来。1954年,George Devol发明了机器人手臂,这个被他形容为“可程序化对象传递”的器械于1961年获得专利,堪称现代机器人的雏形。

一次鸡尾酒派对,打开了机器人产业的开端

如同台湾IC产业的起点是在豆浆店的早餐会上,机器人产业的开端则是在一次鸡尾酒的派对上。1956年,被誉为机器人之父的Joseph Engleberger遇到George Devol,两人畅谈Devol所发明的机器人手臂,发现彼此对科幻与创业都有极大的兴趣,借此成为业务伙伴,并大幅改写了机器人的未来。

1959年,全世界第一个工业机器人在Engelberger的努力下诞生,由Devol获得专利的机器人手臂设计构思而成,Devol和Engleberger将其命名为Unimate #001。接着,两位志同道合的商业伙伴一起创办了全球第一个机器人公司Unimation,代表着“Universal Automation”(通用自动化)。第一部机器人安装在美国纽泽西州的通用汽车工厂,用于协助热压铸机,Unimation持续开发各类型的机器人,在快速增长的汽车产业中协助焊接与其他应用。1966年,Unimation授权芬兰的诺基亚(Nokia)和日本的川崎重工(Kawasaki)进行Unimate的制造和营销,让可程序化机器人手臂的应用扩展到全球市场。

虽然全球第一部机器人在发明之初是移动物料用的通用型机械,但Engelberger和Devol很快就发现到此设备对制造业来说深具潜力。事实证明,机器人的应用不仅止于移动物料,时至今日,除了汽车产业是机器人自动化的最大市场,许多产业包括电子组装、生命科学、食品饮料及金属塑胶制造等也在加速部署机器人,积极迈向自动化。

协作型机器人具有成本低、弹性高等优势,是中小企业的新宠儿

随着自动化技术的安全与创新提升,传统的工业机器人已经普遍运用在制造业环境中,但是协作型机器人(Collaborative robot,也称“Cobot”)的出现彻底改变了机器人的历史。Universal Robots在2008年将全球第一台协作型机器人出售给了工业用科技塑胶及橡胶供应商Linatex,这种类型的机器人不必被隔离在安全围篱后方,真正实现了机器人和人类员工近距离共同协作的工作模式。

传统工业机器人和协作型机器人之间有着显著差异:

传统工业机器人:多为大型且定点的设备,以高速的运行模式和极高的作业精准度,将大量且无变化的产线加以自动化。因此,这类型机器人在集成和程序编写上都很复杂,安装完成后也无法和作业员交互,传统工业机器人必须深锁于安全围篱(一个有门的大笼子)中,以免人类员工受到危险机械的威胁。简而言之,力量和速度是传统工业机器人的最大优势,它们“取代”了人类员工,以较低的成本,更有效率地交付产品。

协作型机器人:属于较轻巧灵活的自动化工具,适合适在产品少量多样的生产环境中。程序编写简易的协作型机器人可快速转换于不同制程之间,单一台协作型机器人即可进行多种任务,让“家庭工厂”级的小企业在有限的预算下,仍能具备大型制造企业所拥有的各种生产能力。此外,设计目的是为了与人类员工“一起”作业的协作型机器人,可安全地与作业员近距离共事,帮助他们摆脱太危险、太操劳或太繁琐的工作,转而从事更有意义的任务并远离职业伤害。

从实际的统计数字上来看,在2019年,Universal Robots增长最快速的客户群体就是中小企业,由于运用弹性较高、价格低、投资回本更快(许多客户只要3到4个月即可回收成本)等种种因素,皆带动了我们的业务在中国、巴西、印度及墨西哥等地区有显著增长,也为非典型制造环境的企业提供了更有效的解决方案。

尽管这些帮助对各级企业来说是个好消息,但另一方面,我们在推动协作型自动化以来,劳工们担心机器人对就业威胁的讨论也时有耳闻。随着部分技术性和非技术性的工作被自动化或简化,许多劳工将机器人视为“来抢工作”的机械劳动力。有趣的是,实际上市场中的情况是,对于人力的需求远大于供给,当婴儿潮时代临届退休年龄,X、Y及千禧世代对制造及仓储类工作不感兴趣,市场上根本没有充足的人力可供运用,易取得且可负担的协作型机器人,让许多中小企业运用先进科技辅助一人、两人或十人的工作团队,借此获得一线生机。所以,机器人是来抢工作的吗?是,也不是。

协作型机器人市场增长强劲,销售额将占工业机器人的30%

综观12年后的今日,协作型机器人市场呈现爆炸性的增长,单就2018年,协作型机器人市场即增长超过60%,全球销售额直逼5亿美金。协作型机器人作为工业机器人领域中增长最快速的一块,预估在2027年,其全球年销售额可达56亿美金,占总工业机器人的30%。

台湾身为全球前十大自动化的国家,在汽车零部、LCD制造、半导体、金属加工与塑胶射出等制造业的自动化发展动能强劲,观察制造业导入协作型机器人的原因,我们发现企业的痛点主要为人力短缺、传统工业机器人很难因应产量或产线的调整等。

以服务欧洲知名家具零售商、属于一条龙“全制程”的塑胶射出厂商百泰齐为例,他们原先导入的大型自动化生产设备除了有噪音、所需安装空间庞大、安全距离设置等风险,也难以因应产量增加后,公司须弹性调度的运营策略;此外,工厂人才招聘困难、严重缺工等问题,都让产线面临严峻考验。因此,百泰齐在搬运、堆栈跟夹取商品进行检测等产线上导入了四支UR5协作型机器人,代替员工在巨大噪音和充满工业用大型自动化机具的环境中工作,协助百泰齐省下超过35%的人力成本,解决了作业环境导致作业员流功率高、人力不足的燃眉之急。

不仅是制造业,近年来就连民生消费产业也能看见协作型自动化解决方案的踪迹。手摇饮料品牌Babo Arms看准服务业流功率高、人员训练耗时等现况下,无人店铺所带来的商机和效益,同时也希望在自动化餐饮服务时,仍保留与客人“有温度”的接触。他们选择导入设置快速、安装位置灵活且能在较小空间中作业的协作型机器人,协助饮料制作等环节,让员工可专心在招呼来客与倾听需求等服务优化上,打造兼具科技、趣味与交互的创新商业模式。

机器人能办到的事情着实让人大开眼界,在我每日的工作中,都能看到各行各业的客户将协作型机器人应用于各种新任务中,而最让我兴奋的,是看着客户的企业一夜转型,了解到我们的工作为整个社会带来更多价值。而这些应用场景,也说明了我们真的已经迈入了“协作型机器人的时代”,很荣幸能站上第一线,一同见证下个十年将实现的成就。


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