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机器人提升人工效能 助力我国智能生产制造

服务业已经成为新时代下的劳动密集型产业,如今,越来越多的青壮年劳动力走出工厂,流向服务业。

当劳动力从第二产业向第三产业迁移,招工难,成为了工厂们的核心痛点。关注机器换人,机器服务精益生产,机器人提升人工效能成为了制造业的大势所趋。

在未来10年,中国会出现越来越多的智能工厂来代替现有的生产模式。而智能工厂中机器人将是不可或缺的关键一环。另外,机器人带来的价值是从生产良率到物料追溯再到整个人工效能的全方位提升。

从数据上可以看到,我国的劳动人口年龄的绝对数量占比自2010年起持续下降,同时我国的新生儿的出生人口数量也在持续下降。据统计,泛工业流出的劳动力最多,无人化的变革最为迫切,工人们从制造业、建筑业等劳动业转向住宿、餐饮、批发、零售等第三产业服务业,这一趋势尤其明显。

在我国主要城市中,工人的时薪是明显高于机器人的,并且在一线城市中尤其是北京、上海等地,机器人的发展趋势和需求非常明显和迫切。另外从行业上来看,移动机器人化也是一大趋势。

仓储物流的移动机器人化趋势已经发展到了比较高的水平,在制造业中如液晶面板、光伏面板、电子制造、电半导体生产等行业的移动机器人化趋势也进入了一个爆发期。以半导体产业为例,2020年中国IC生产规模仅占市场规模的15.9%,但是在2020年,我国IC市场的需求是1430亿美元,也就是说,国内的生产产能并不足以应付国内的市场需求,并且差距巨大。

在接下来的十年,中国会成为全球半导体生产制造的中心,也就是说,扩产提效诉求显著。据统计,中国国内大概有100-130多个半导体的标准化生产车间,在未来10年,我们会需要智能工厂来代替现有的生产模式。中国制造2025规划中强调了信息化与工业化的深度融合,智能工厂是新一代信息技术与制造业深度融合的典范,

从产品的生命周期来看,一个智能工厂要涵盖从产品设计、生产、物流、销售、服务等全生命周期,并在系统层级需要有设备单元、车间、工程、企业、资源等各个方面的系统要素。只有大量要素互联互通和集成,才能满足新兴业态的发展趋势。

首先在智能工厂的需求下,我们需要由机器人技术来打通智能工厂生产中的物质流。通过智能软件打通智能工厂中的数据,并且通过人工智能等技术解决数据处理应用中的软硬件问题,这是应对未来我国智能生产制造强国的战略需求。

复合机器人主要被应用在了工业物流里,去解决车间流转最后一米的难题。复合机器人和传统的工业机器人、移动机器人最大的区别在于,复合机器人既有腿可移动,又有手可实现抓取等操作。另外,它还有视觉,结合了协作型机械臂视觉传感等技术,在工业生产中可以和人进行协同,特点是非常安全,预计未来在智能工厂中,复合型机器人将会得到大量应用。

我们以某个芯片封装工厂的具体场景为例,这是一个生产流程和生产环节非常复杂且非常有代表性的离散制造环节。不同的工艺的、大量集群式的智能机台在这一环节同时进行生产。比如在镀金的工艺中有6~10个机台,分线里同样有6~10个机台,大型芯片封装工厂单个车间有成百上千台固晶机。半成品需要在不同的设备之间重复有序流转,过去需要大量的人力去实现流转工作。但复合机器人能够实现物料的流转、上下料及缓存。

复合机器人的好处是,可以结合机器人调度系统以及物流管理系统去实现成品仓到原料仓到线边仓到成品仓的生产流转。这使得整个过程中物质的流通和信息的流通获得了打通。另外,在半导体的生产环节里面,对生产物料转运的震动值要求很高,传统的人工物料周转中,往往会产生比较大的震动,进而带来晶圆良率问题。

但使用机器人之后,它会减少裂纹问题,由此带来晶圆生产良率的提升。能够连续稳定高效工作的机器人也可以提升生产良率水平,为企业创造价值。因此机器人的价值是从良率到物料追溯再到整个人工效能的提升。

复合协作机器人,可以通过移动机器人操作平台集成协作机械臂、升降平台、叉取平台等作动机构,搭载智能夹爪、2D/3D视觉等组件,实现SMIF Pod,FOUP,Magaine,Tray盘,CNC机加件等不同物料或治具在不同工序设备之间的转运和上下料,搭配调度系统和物流管控平台,打通物质流和信息流,满足企业柔性生产需求。具体应用场景上,包括晶圆车间、封测车间、黄光车间、CNC车间、生化车间、治具转运等等。

除此之外,在未来的智能工厂里面,其核心是使用复合机器人去完成各工序工艺段各个设备之间的衔接,但同样还需要其他的移动机器人或工业机器人去完成整体的自动化和信息化的升级。


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