自動(dòng)化設(shè)備，機(jī)器人集成應(yīng)用技術(shù)和未來(lái)的工廠（上）

更便宜，更強(qiáng)大，更靈活的技術(shù)正在加速全自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)施的發(fā)展。公司面臨的主要挑戰(zhàn)將是決定如何最好地利用他們的力量。

在日本Oshino的一家Fanuc工廠，工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人，每班只有四名工人。在荷蘭一家生產(chǎn)電動(dòng)剃須刀的飛利浦工廠中，機(jī)器人數(shù)量超過(guò)了9名生產(chǎn)工人超過(guò)14比1.相機(jī)制造商佳能于2013年開始逐步淘汰其幾家工廠的人工。

這種“熄燈”的生產(chǎn)理念 - 制造活動(dòng)和物流完全自動(dòng)處理 - 正在成為現(xiàn)代制造業(yè)日益普遍的特征。在某種程度上，新的自動(dòng)化浪潮將由首先將機(jī)器人和自動(dòng)化帶入工作場(chǎng)所的相同事物驅(qū)動(dòng)：使人類工作者免于骯臟，沉悶或危險(xiǎn)的工作; 通過(guò)消除錯(cuò)誤和減少可變性來(lái)提高質(zhì)量; 通過(guò)用更便宜的機(jī)器取代越來(lái)越昂貴的人來(lái)降低制造成本。如今，最先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)具有額外的功能，可以在迄今為止不適合自動(dòng)化的環(huán)境中使用，并允許在制造過(guò)程中捕獲全新的價(jià)值來(lái)源。

機(jī)器人價(jià)格下跌

隨著機(jī)器人生產(chǎn)的增加，成本也隨之下降。在過(guò)去30年中，平均機(jī)器人價(jià)格實(shí)際下降

了一半，甚至相對(duì)于勞動(dòng)力成本（圖1）。由于新興經(jīng)濟(jì)體的需求鼓勵(lì)機(jī)器人的生產(chǎn)

轉(zhuǎn)向成本較低的地區(qū)，它們可能會(huì)變得更便宜。

無(wú)障礙人才

擁有設(shè)計(jì)，安裝，操作和維護(hù)機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)所需技能的人員也變得越來(lái)越普及。機(jī)器人工程師曾經(jīng)是稀有且昂貴的專家。今天，這些科目在世界各地的學(xué)校和大學(xué)中廣泛傳授，無(wú)論是在專門的課程中，還是作為制造技術(shù)或工程設(shè)計(jì)的更普通教育的一部分。軟件的可用性，例如可以測(cè)試機(jī)器人應(yīng)用程序的仿真軟件包和離線編程系統(tǒng)，減少了工程時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。它還使編程機(jī)器人的任務(wù)變得更容易和更便宜。

易于集成

計(jì)算能力，軟件開發(fā)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)器人的組裝，安裝和維護(hù)比以前更快，成本更低。例如，雖然傳感器和執(zhí)行器曾經(jīng)必須單獨(dú)連接到機(jī)器人控制器，通過(guò)終端機(jī)架，連接器和接線盒進(jìn)行專用連接，但它們現(xiàn)在使用即插即用技術(shù)，可以使用更簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)布線連接組件。組件將自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)，大大減少了設(shè)置時(shí)間。這些傳感器和執(zhí)行器還可以監(jiān)控自身并向控制系統(tǒng)報(bào)告其狀態(tài)，以幫助過(guò)程控制和收集數(shù)據(jù)以進(jìn)行維護(hù)，以及持續(xù)改進(jìn)和故障排除。

新功能

機(jī)器人也越來(lái)越聰明。早期的機(jī)器人盲目地遵循相同的路徑，后來(lái)的迭代使用激光或CCD機(jī)器視覺系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)零件和材料的方向，最新一代的機(jī)器人可以整合來(lái)自多個(gè)傳感器的信息并實(shí)時(shí)調(diào)整它們的運(yùn)動(dòng)。這允許它們例如使用力反饋來(lái)模仿工匠在研磨，去毛刺或拋光應(yīng)用中的技能。他們還可以利用更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)和大數(shù)據(jù)風(fēng)格分析。例如，他們可以使用光譜分析來(lái)檢查焊接質(zhì)量，從而大大減少所需的制造后檢查量。

機(jī)器人扮演新角色

今天，這些因素有助于提高機(jī)器人在他們今天已經(jīng)擅長(zhǎng)的應(yīng)用程序中的應(yīng)用：重復(fù)的，大批量的生產(chǎn)活動(dòng)。隨著機(jī)器人自動(dòng)化任務(wù)的成本和復(fù)雜性下降，已經(jīng)使用機(jī)器人的公司很可能會(huì)使用更多的機(jī)器人。然而，在接下來(lái)的五到十年中，我們預(yù)計(jì)機(jī)器人在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都可行的任務(wù)類型將發(fā)生更根本的變化。

小批量生產(chǎn)

可快速輕松編程的設(shè)備固有的靈活性將大大減少機(jī)器人重復(fù)給定任務(wù)以證明購(gòu)買和調(diào)試成本的次數(shù)。這將降低體積的閾值，并使機(jī)器人成為利基任務(wù)的經(jīng)濟(jì)選擇，其中年度數(shù)量以數(shù)十或數(shù)百而不是數(shù)千或數(shù)十萬(wàn)來(lái)衡量。它還將使其適用于小批量和重要產(chǎn)品種類的公司。

例如，現(xiàn)在用于航空航天的柔性軌道產(chǎn)品可以使用視覺“爬行”在機(jī)身上以指導(dǎo)其工作。這種低容量自動(dòng)化帶來(lái)的成本節(jié)約將使許多不同類型的組織受益：小公司將能夠首次訪問(wèn)機(jī)器人技術(shù)，新興技術(shù)可能會(huì)進(jìn)一步簡(jiǎn)化機(jī)器人編程。雖然通過(guò)引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行一系列動(dòng)作來(lái)教授機(jī)器人已經(jīng)很常見了，例如，快速改進(jìn)的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)意味著很快就可以給他們口頭指示。