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SGS技術專家帶您揭秘工業機器人應用和發展新趨勢

2019-02-22 16:36:42

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“機器換人”也許以前還是一個夢想，而今天，哪個企業老板在生產中還不認真考慮這件事情，就顯得有點OUT了。在強烈需求帶動下，我國的機器人產業產值早已破千億，工業機器人更是開啟規模化效應。對于這個熟悉又陌生的新興領域，企業需要了解哪些知識？近期，SGS工業機器人技術專家韓志雄在接受《進出口經理人》雜志專訪時進行了深度分享。

Q1：在國內，工業機器人更多的集中應用在汽車行業、消費電子行業。隨著電商發展，物流倉儲機器人的應用也水漲船高。目前工業機器人的發展和應用有哪些新趨勢？阻礙工業機器人在其他領域替代“人工”的主要因素是什么？

A：隨著“發展中國制造和中國智造”的推進，國家政策傾向于鼓勵企業完成自動化，自主化，智能化的轉型，諸多工廠和企業都將進行產業升級，我認為機器在某些領域繼續代替人工，以及人機協作工作將成為發展的主要趨勢。

首先從數據上來講，2017年，協作機器人（cobots）開始引領機器人市場增長。根據BIS Research的研究數據顯示，到2021年，協作機器人的市場銷量將達到15萬臺，銷售額有望增至20億美元。其次，從應用上來講，早幾年的工業機器人主要用來在固定領域內代替人員，這其實只解決了人員重復性勞作，代替了人力的問題。當然這也是顯著的，比如：堆垛和碼垛，分揀等機器人的應用；但自動化的需求遠不止這些。在很早以前，以汽車線上的工業機器人為代表的應用已經從效率和能力方面解決了成本和產量方面的困擾。然而今天的自動化已經進入到非常豐富應用場景，包括3C、汽車配件、食品生產、玻璃生產等小負載產業，這些需求將提高機器人的其他方面要求，例如：廣泛的適用性，靈巧性，移動性等，這個就是趨勢。然而，也確實存在這個進程不能快速布局的局限性，主要體現在如下方面：

首先，國內外對協作機器人概念的認知程度不同，國內大多數還是注重應用性，而國外注重的則是安全性；其次，產線部署不易更改。改變傳統的工業需要投資巨大的費用，成本是現在企業眼前需要考慮的；最后，技術積累是個循序漸進的過程。只有標準化的推廣和應用才能加速這方面的轉型，但這需要一個周期。

補充一點，上述三個過程中，還有制約我們工業機器人發展的因素，即機器人零部件的問題。實際上，傳統三大核心零部件，比如控制系統，伺服系統和減速機，在國產傳統的機器人領域沒有得到很好解決，而協作機器人比傳統的機器人對零部件的要求更高，甚至有些零部件是傳統的機器人沒有的，比如直流伺服電機、中空編碼器等等；這是制約我們協作機器人的發展主要因素。

Q2：我國工業機器人產業發展熱度很高，但在技術水平上我國與國外工業機器人的差距仍然很大，主要原因是什么？是否存在彎道超車的機會？

A：如上所述，談到這個問題了，就主要說這么幾點：

a. 機器人在安全性上存在問題, 國內的安全標準很少，加上國內機器人廠商和應用客戶對機器人的安全問題不太重視，這就導致國內協作機器人在安全性技術上比較缺乏。并且，國內做安全事務的人才大部分集中在航天、軍事、自動化儀表等行業，而在機器人領域的比較少；

b. 機器人零部件的問題，實際上，傳統三大核心零部件，比如控制系統，伺服系統和減速機，在國產傳統的機器人領域沒有得到很好解決，而協作機器人比傳統的機器人對零部件的要求更高，甚至有些零部件是傳統的機器人沒有的，比如直流伺服電機、中空編碼器等等；

c. 國內的本土化的機器人，重要的問題不在于應用和市場開拓，更主要的是研發問題。

Q3：據了解，工業機器人行業的國際標準正在建設中，對國內出口歐美的工業機器人廠商而言，如何在研發過程中融入歐美標準，最終使產品順利滿足出口目的國的安全要求？

A：我個人的想法是首先從大中型企業建立標準化組織，帶頭制定企標，行標，把相關的標準引入到企業，使得技術從研發階段就涉及標準；其次，產品實現標準模塊化，例如：控制單元的電路模塊化；再次，積極開始和第三方認證公司以及國內有資質的公司合作，定期參與研討會以及培訓等，增加和拓展公司相關技術人員的能力；

Q4：“功能安全”在歐洲非常普遍，但在我國仍是一個較新的概念。它的內涵是什么？如何在工業機器人領域實現“功能安全”？

A：目前功能安全各個領域的標準都是歐洲制定的，國內只是等同翻譯了一些。功能安全本質上上為了通過保證產品安全功能的可靠執行，來保證操作人員和維護人員生命安全。功能安全的相關標準里面對產品從概念、需求、設計、測試、安裝、調試、運營和維護、報廢等產品全生命周期都提出了安全管理和技術要求，尤其是對安全回路以及組件的軟硬件設計開發、集成等更是用大量的篇幅進行了描述。這些要求的實現，可以從本質上提高工業機器人的安全性。

如何實現：

我覺得有以下幾點可以考慮。

a. 國家和行業標準的制定中要引入功能安全要求。目前工業機器人的國家標準和行業標準尚不完善，需要增加對功能安全的要求，這樣才能給整個行業提供指引。

b. 機器人研發企業或其供應商、用戶要積極學習、研究和落實功能安全標準的相關要求。企業是實現功能安全的主體，只有企業參與進來，功能安全的要求才能真正落實到機器人產品上。

c. 應引入第三方咨詢、評估機構的參與。功能安全標準的核心是對機器人設計中的要求，尤其是安全功能相關的回路，例如控制器。第三方機構作為功能安全標準委員會的參與者，在軌道交通、汽車等領域都有豐富的知識經驗，能夠協助企業將標準真正落實到產品上。另外，行業監管者和最終業主也可以根據第三方機構輸出的功能安全證書和報告，判斷機器人是否滿足了功能安全的要求。

Q5：中國已成為世界第一大工業機器人需求國，國內工廠加速自動化生產線投入，有哪些可以作為他們考量和選擇工業機器人供應商的指標？

A：目前我們是第一大的需求國，也是最大的輸出國，考核指標上我們首先需要和國際上的知名廠商盡量保持一致，例如，KUKA, ABB,匯川等，這樣有利于我們工業機器人的發展，我們一些機構也推出了機器人的橫評，可以作為參考；其次，主要從性能和安全上考核，性能上來講和應用相關，例如：工作空間，自由度，有效負載，運動精度、特性等，安全方面主要可以從系統上，實際上是針對機器人的3個部分6個系統，即機械部分，傳感器部分以及控制部分，機械結構系統、驅動系統、感知系統、環境交互系統，人機交互系統以及控制系統，分別在這幾方面考慮安全。對于關鍵的控制系統，驅動系統，甚至機械結構系統，可以要求符合SIL或PL認證。

Q6：隨著“工業4.0”逐漸被視為發展趨勢，SGS在工業機器人領域有哪些投入和布局？目前取得了什么成績？

A：SGS在機器人領域，緊跟一帶一路的政策，以及中國2025政策，公司于前年在以下幾個方面展開為企業服務：

a. 國內標準的制定，SGS先后參與了多打10項國標，行標，企標，團體標準，把我們熟知的標準引入到廠家，以及標準化組織；
b. 分批次和地域組織核心的研討會，培訓會，展會，為廠商比較集中的地方提供免費的講解。

目前我們已經為一些大的企業，如大家所知的，海康威視，京東X等提供相關的認證服務，甚至這些服務都開展到了新加坡，荷蘭等，以及功能安全服務，并且解決了I 4.0 ready的認證，這以后也是我們的主要方向。

Q7：為了實現“中國制造2025”，助力中國機器人制造商進入世界一流陣營，SGS有何良好建議？

A：智能制造是一個持續的命題，我們SGS也講持續的助力中國的企業，為企業的產品走出去把關，我們也深切的建議我們的未來伙伴：

a. 需要多和優秀的國外同行以及第三方機構學習，盡快轉變機器人在實用和安全上的觀念，盡早的將標準引入企業，公司將盡早的面向國際市場；
b. 更加關注于現有我們機器人的不足之處，例如元器件的靠進口的軟肋，企業應抓住核心的內容，搞產學研的綜合發展；
c. 在機器人的研發過程中，引入CE、SIL等相關認證，一方面，引進消化國際先進的技術標準，提高機器人的技術水平，避免后期的反復修改；另一方面也可以使機器人及早具備出口到歐盟等國家的資格。

向我們2025的規劃靠近，升級改造現有的產業布局，提高我們工業基礎。

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