機器人的“深圳實驗” 兩難的自動化

時間:2013-06-18

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導語:雷柏生產(chǎn)線上的主角不是一排排的工人,而是一列列嶄新的機械手臂。這些橙色的機械手有著人類般靈巧的關(guān)節(jié),不但能上下左右360度靈活移動,還能做出一系列對精準度要求極高的動作,比如在一排極小的零件上點焊或者在一小塊鼠標外殼上進行噴涂。每條生產(chǎn)線上只有寥寥幾個工人,或站立,或坐著,似乎變成了制造業(yè)的旁觀者。

在深圳一間廠房車間靠窗的位置,兩臺橙紅色的小型機器人正在緊密地合作,一臺負責拿鼠標開關(guān),另一臺負責貼膜。每隔幾十秒鐘,右側(cè)的機械手就會扭轉(zhuǎn)身形,彎曲成90度,與左側(cè)的機械手在空中輕輕一碰,對接的一剎那,像是一只老鷹在給幼鳥耐心喂食,又像是兩臺機器人在“接吻”。

“機器人接吻”這一幕每天都會在深圳雷柏公司于今年4月份投入使用的新廠房內(nèi)上演。雷柏科技是一家生產(chǎn)電腦周邊設(shè)備的本土企業(yè),但它的新廠房卻與深圳其它數(shù)千家電子企業(yè)的工廠有著明顯的不同:雷柏生產(chǎn)線上的主角不是一排排的工人,而是一列列嶄新的機械手臂。這些橙色的機械手有著人類般靈巧的關(guān)節(jié),不但能上下左右360度靈活移動,還能做出一系列對精準度要求極高的動作,比如在一排極小的零件上點焊或者在一小塊鼠標外殼上進行噴涂。每條生產(chǎn)線上只有寥寥幾個工人,或站立,或坐著,似乎變成了制造業(yè)的旁觀者。

2011年,這家以生產(chǎn)鼠標鍵盤等無線外設(shè)為主打產(chǎn)品的公司,一口氣從瑞士機器人生產(chǎn)商ABB購買了75臺工業(yè)機器人。很多人帶著好奇前來參觀,想看看雷柏科技如何安置這些機器人

這是一個巨大的冒險,“你們真勇敢。”ABB高層評價雷柏說,這一訂單讓制造者都有些吃驚。一次性購入75臺機器人,對于一家不過3000人的中小制造企業(yè)來說,消化不好,不僅不能提高生產(chǎn)效率,亦可能引發(fā)新的矛盾。

更為重要的是,雷柏訂購的這批機器人是2011年ABB新一代機器人產(chǎn)品“IRB120”。IRB120是ABB設(shè)計過的最小的機器人,僅重25千克。放在工作臺上,就像是一只調(diào)皮的猴子伸出長長的手臂取物。在過去,工廠里的自動化生產(chǎn)一直是大型機器人的天下,無論在最早應用機器人的汽車行業(yè),還是在自動化生產(chǎn)方面后來居上的電子業(yè),工業(yè)機器人是昂貴與笨重的代名詞,它們身大力粗,可以充當“高級搬運工”搬運物料;它們強壯耐用,可以從事高溫或者放射性作業(yè)。在2008年之前,雷柏科技也從ABB購買過機器人,但使用范圍也僅限于讓機器人進行噴涂和打磨工序。“還是對人工操作的簡單替代。”如今看到這些只有一只成年獼猴大小的機器人,所有人都既擔心又好奇,“當時,ABB自己制造出來都不確定哪些生產(chǎn)線可以應用這種小型機器人。”雷柏科技副總裁李崢回憶說。

彼時,除了CEO曾浩和少數(shù)幾個高層,公司上下幾乎沒有人相信,在深圳沒有先例的“機器人工廠”計劃能夠順利實施。“他們背地里罵我們是瘋子。”李崢笑著回憶說。

從深圳雷柏科技工業(yè)園向西走50公里,就可以到達深圳富士康園區(qū)。今年7月29日,富士康董事長郭臺銘在一次員工聯(lián)歡晚會上意外地宣布,未來三年富士康將制造100萬臺機器人來代替人工。聯(lián)想到富士康在大陸員工的數(shù)量正好也是100萬,很多人將此當作老郭對手下員工的一次幽默吐槽。到了11月,人們才發(fā)現(xiàn)郭臺銘并非戲言。第一批1萬臺“富士康機器人(Foxbots)”已經(jīng)出現(xiàn)在了富士康在山西晉城的工廠中。

雷柏科技和富士康所在的深圳是中國制造業(yè)的重要引擎,2008年,珠三角用工荒爆發(fā),并引發(fā)廣泛討論。很多人表達了共同的擔憂:建立在特區(qū)制度紅利和大量廉價勞動力基礎(chǔ)上的發(fā)展模式,是否需要改變?

雷柏自從2002年成立時起,每年都以40%以上的速度在擴張。廠房面積從最初的800平方米到2010年已經(jīng)達到40000平方米,直到周圍的廠房都租完,仍然不夠用;與此同時,用工荒一年比一年嚴重,工人工資平均每年都要漲15%-20%,雷柏的利潤不斷被上漲的人力成本吞噬。

說來有趣,雷柏科技創(chuàng)始人曾浩學自動化專業(yè)出身,后來創(chuàng)業(yè)卻遠離了所學,開始做無線外設(shè)設(shè)備。他不否認自己有機器人情結(jié),“畢業(yè)后創(chuàng)業(yè)的這幾年,他一直沒有做過和自動化相關(guān)的工作,但是他對自動化的前景深信不疑。”雷柏科技副總裁李崢介紹說。這家2002年成立的公司,目前是最大的中國本土無線外設(shè)設(shè)備制造商。

曾浩知道,機器人的生產(chǎn)效率比人工效率高幾倍,比如USB插口生產(chǎn)線上的機器人節(jié)拍時間僅為3秒,生產(chǎn)效率比人工提高了60%。兩組工件的生產(chǎn)可以同時進行,可以節(jié)約10個以上的勞動力。而這些設(shè)備成本的回收周期僅為兩年,比人力成本便宜很多。

經(jīng)過兩年的探索,2010年,雷柏科技決定正式啟動全部生產(chǎn)線的自動化改造。那時,成本的壓力正在步步緊逼,按照當時的工資水平,一位工人的人力成本一年約為3萬元,每1000名員工的總成本就是3000萬元。曾浩希望,通過自動化改造,可以把整個公司不到3000人的人力規(guī)模調(diào)整到1000人左右。“做自動化改造的唯一目標就是利潤。”作為一家創(chuàng)業(yè)不過10年的民營企業(yè),李崢并不諱言在經(jīng)濟低谷中雷柏面臨的盈利壓力。

2010年也是雷柏科技的“賽點”——一年后,雷柏科技實現(xiàn)了在中小板上市。耐人尋味的是,在上市籌備過程中,雷柏高層極少向外界談及公司的生產(chǎn)線自動化改造計劃,似乎生怕這種沒有先例的嘗試會影響投資者的判斷。

不僅是沒有先例,甚至連合適的機器人也難以找到。在無線外設(shè)行業(yè),羅技鼠標仍是不可動搖的標桿,通過學習,雷柏認識到,鼠標表面是一個簡單至極的產(chǎn)品,其實也可以做出藝術(shù)感,好的鼠標外設(shè)產(chǎn)品一定要“手感舒適,精準靈活,細節(jié)100%到位”。自然,也只有具備同樣靈敏感覺的工業(yè)機器人,才能勝任這樣的生產(chǎn)工作。

所以,令雷柏科技滿意的是,這一次IRB120機械手的工作精準度較之過去那些身形粗大的“高級搬運工”大大提高。李崢告訴記者:“以前鼠標上的一個微小鐵片需要工人用手工工具彎成90度,不但辛苦而且效率低下,一不小心就會弄破手;原有的自動化設(shè)備也無法達到這個精度;可是現(xiàn)在這些機械手臂一次性可以完成,成功率幾乎百分之百。”

機器人的精確度和柔性特點幫助雷柏降低了工業(yè)設(shè)計的難度。雷柏之前的傳統(tǒng)自動化組件有許多不足,工廠里配備的滑臺、伺服馬達、滾珠絲杠、振動盤、氣動元件等只能完成一些簡單的動作,當需要完成一些復雜性運動的時候,機械設(shè)計就變得復雜困難,很多動作無法完成。

更為重要的是,雷柏科技希望借助機器人,改變整個生產(chǎn)模塊,實現(xiàn)上百道工序的產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)的全自動化處理。這一構(gòu)想實現(xiàn)難度頗大,即使擁有卓越科技創(chuàng)新能力的蘋果公司也無法在制造環(huán)節(jié)完成這一任務。因為工業(yè)機器人出場時只有標準配置,而裝配環(huán)節(jié)技術(shù)動作復雜靈活,需要更高級的程序指引。打個比方說,如果機器人是一臺電腦,那么標準配置就是Windows系統(tǒng),但是如果你想修照片、打3D游戲,必須安裝新的軟件。在電腦世界中,這些軟件是已有可備選的。但是在機器人王國里,這些“軟件”需由使用者根據(jù)需要自行編寫。雷柏的研發(fā)人員只好自己動手為機械手的運動軌跡編程,使得制造流程的設(shè)計上可以在線柔性調(diào)整。

意想不到的情況是,由于使用方式的改變,導致機械手的頻繁受力點與設(shè)計者的想象存在很大差距。“一些設(shè)計者認為會頻繁使用加強保護的地方,沒有出現(xiàn)問題,相反,另一些設(shè)計者認為不會出問題的手臂‘關(guān)節(jié)’,卻出了問題。”不過,對于雷柏科技在使用機器人中出現(xiàn)的問題,ABB按照合同約定給予了充分的售后支持,“他們考察過后會覺得,原來他們的機器人在制造中還可以這樣使用,這是我們幫他們豐富了產(chǎn)品的應用領(lǐng)域,對他們也是好事。”李崢說。當然,雷柏的“狡猾”也可見一斑,“我們約定了三年保修包換。”

與人共舞

或許是有先見之明,ABB給機器人IRB120起了一個更為好記上口的名字:“中國龍”。

但是,當75條“中國龍”真的降臨雷柏科技的新工業(yè)園時,該如何合理地安置它們,每個人心里都沒有底。雷柏制造中心總監(jiān)鄧邱偉記得,他在進行新廠區(qū)規(guī)劃時,李崢經(jīng)常跑過來問他;“你辦公室只放這么點人,有沒有問題呀。”雖然大家都意識到,機器人的自動化改造會帶來用工人員的減少,但是當這一切真的發(fā)生時,每個人都有些不適應,他們已經(jīng)習慣了過去工廠里熙熙攘攘的場面。

在起初的規(guī)劃里,曾經(jīng)有一人一屋的設(shè)想,即一名工人和一臺機器人作伴,在同一間操作間里工作,立即有人提出反對,認為機器人畢竟不是人,沒有辦法和人進行交流,會讓員工感到枯燥、沉悶。也有人有不同看法,指出機器人并非毫無互動能力。例如,在檢驗環(huán)節(jié),負責檢驗的機械手在拿不準的時候,會自動將產(chǎn)品舉到工人面前停滯幾秒鐘,請他幫忙“把關(guān)”,公證人員確認沒有問題,再進行下一個動作。最終,雷柏科技決定按照兩人一室或三人一室進行編組。

大規(guī)模使用機器人帶來的回報,一是降低了人工成本,卻提高了生產(chǎn)效率——雷柏科技通過兩年停止招工的做法,通過自然流失(員工辭職后不再招聘)的方法,使全公司瘦身了三分之二,預計到2012年底規(guī)模維持在1000人。而人均生產(chǎn)效率卻提高了4倍。更重要的是,由于機器人在進行重復生產(chǎn)時穩(wěn)定性更為出眾,產(chǎn)品的質(zhì)量因此大為提高,這是公司獲取更高利潤的保證。“機器人不會跟你鬧情緒。”李崢說。

對于洶涌而至的機器人時代,亦有人充滿擔心,擔心那將是一個機器人與人搶飯碗的時代。但國際機器人聯(lián)盟一份報告表明,機器人在工業(yè)的廣泛應用,反而會促進工人就業(yè)。而李崢則認為,機器人的應用甚至會使留下的工人獲得更高的平均工資。“比如以前一個工人一定時間內(nèi)可以生產(chǎn)1000件產(chǎn)品,現(xiàn)在他操縱的機器人可以達到1500件,雖然每件產(chǎn)品的報酬降低了,但合計的工資報酬更高了。”

與之相伴的,是更多的員工將擔任技術(shù)工人的角色,對工業(yè)機器人進行維護管理工作,學習操作技術(shù)。“培訓的任務由此變得更重了,但是人數(shù)變少了。”

但ABB公司(上海)機器人研發(fā)中心總監(jiān)張暉認為,勞動人口的減少已經(jīng)是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。當越來越多的90后乃至00后成為中國勞動力的主力時,他們的訴求已經(jīng)與父輩大不相同。“我們做過調(diào)查,70后打工者主要目的還是掙錢養(yǎng)家糊口;但是90后的自主意識更強,他們更看重的是,工作首先要能讓我自己Happy起來。”這一點李崢也深有體會,他發(fā)現(xiàn)一些年輕員工會以自己有能力操縱機器人為榮:“現(xiàn)在我操作的是機器人,我已經(jīng)是技術(shù)工人了。”這種心態(tài)或許為未來機器人與中國新一代工人的和諧相處,埋下了健康的伏筆。

“過去的經(jīng)驗表明,制造業(yè)對機器人的應用總是會帶來極快的投資回報以及顛覆性的對產(chǎn)品質(zhì)量的改進。這在不管是汽車制造業(yè)還是其它行業(yè),不管是發(fā)展中國家還是工業(yè)化國家都是得到了證明的。”國際機器人聯(lián)盟IFR(InternationalFederationofRobotics)副總裁ArturoBaroncelli在今年早些時候表示。

繼承制造業(yè)傳統(tǒng)

回顧公司自動化改造的道路,雷柏制造中心總監(jiān)鄧邱偉連連稱,“我們很幸運。”他認為雷柏的機器人大規(guī)模應用正好踩對了制造業(yè)轉(zhuǎn)型的“痛點”,才順利實現(xiàn)。“我們正好碰到了這個時間點。如果早幾年,這件事肯定做不成。”

這個痛點是指,中國制造業(yè)正處在工業(yè)機器人大規(guī)模應用的臨界點上:從1999年到2008年,中國工業(yè)機器人的裝機量每年都以超過20%的速度增長,從1999年550臺發(fā)展到2008年超過3萬臺。甚至在全球經(jīng)濟陷入一片蕭條的2009年,工業(yè)機器人銷量卻逆勢而上。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)顯示,中國工業(yè)機器人銷售量從2010年5.2萬臺增長到2011年7.4萬臺,實現(xiàn)了42%的年增長。

這一時間點的另一個意義在于:在2009年世界范圍內(nèi)電子制造業(yè)的機器人數(shù)量第一次超過了汽車制造業(yè);而也正是在這一年,中國電子企業(yè)開始大規(guī)模運用機器人。

張暉博士說,大規(guī)模應用機器人代替人工的領(lǐng)域不外乎下面三種情況:

首先是對精準度要求極高的行業(yè),用機器人可以大大提高生產(chǎn)效率降低次品率;其次是工作環(huán)境對工人健康有害的行業(yè),機器人可以代替人工去完成那些有損健康的工作;最后是人力成本極高的國家或領(lǐng)域,使用機器人可以把人力成本降下來。

而目前上述三條都與中國電子制造業(yè)的情形吻合,使得中國電子業(yè)大規(guī)模使用機器人的條件已經(jīng)成熟。也正因為如此,中國正日益成為機器人制造企業(yè)的投資熱地。ABB在中國上海的研發(fā)中心正在持續(xù)擴大產(chǎn)能來適應不斷增長的需求。

與此同時,一批本土機器人制造商也正不斷涌現(xiàn)出來。今年4月份,與雷柏新工廠投入使用的幾乎同一時間,科技部針對機器人領(lǐng)域發(fā)布了《服務機器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》。規(guī)劃指出,“十二五”期間,我國將攻克一批智能化高端裝備,發(fā)展和培育一批高技術(shù)產(chǎn)值超過100億元的核心企業(yè);同時,將重點培育發(fā)展服務機器人新興產(chǎn)業(yè),重點發(fā)展公共安全機器人、醫(yī)療康復機器人、仿生機器人平臺和模塊化核心部件等任務。

不過,制造業(yè)巨頭例如富士康并不甘心在機器人時代被他人控制,而是熱衷自己制造機器人。但是在張暉看來,“百萬臺機器人”的說法更多像是一個口號,沒有實現(xiàn)的可能。“目前全球的機器人產(chǎn)量只有18萬臺。”

目前,中國已經(jīng)有機器人生產(chǎn)企業(yè)100多家。但比起國際上那些成熟的機器人制造商如ABB、FANUC、KUKA等,技術(shù)上仍有差距。其主要問題是缺少關(guān)鍵部件研發(fā)能力,機器人的主要零件如馬達和控制器都要采購;另一原因是國產(chǎn)機器人的精確度較差。“我們ABB的機器人精確度可以達到10微米,這是國產(chǎn)機器人目前無法做到的。”張暉告訴記者。“目前擺在國內(nèi)電子企業(yè)面前只有兩條路:一條路是往人力成本更加低廉的地區(qū)如東南亞、印度甚至非洲等地方遷移;另一條路就是大力發(fā)展自動化,用機器人代替人工。”

在研究者看來,機器人大規(guī)模應用有一個前提,那就是一個國家或者地區(qū)不能丟失掉自己的制造業(yè)傳統(tǒng),工業(yè)機器人不過是新一代的繼承者。在機器人應用史上,機器人最早的發(fā)明者是美國人,為何現(xiàn)在應用工業(yè)機器人最廣泛的國家是德國?自從工業(yè)機器人于上個世紀60年代出現(xiàn)在汽車生產(chǎn)線上后,德國和日本一直是機器人制造與應用的大國,“原因在于德國制造業(yè)愿意保持中小企業(yè)的生存地位。”張暉指出,“而不像美國那樣把勞動密集型制造業(yè)都轉(zhuǎn)移到東南亞或者中國。”最終,美國本土制造業(yè)出現(xiàn)了嚴重的空心化,也失去了自動化研發(fā)與應用的主導權(quán)。

張暉總結(jié)說,機器人制造與應用總是會在那些有制造業(yè)傳統(tǒng)和轉(zhuǎn)型需求的國度獲發(fā)展機會。在制造業(yè)傳統(tǒng)上,深圳所代表的珠三角無疑是中國本土制造業(yè)的源頭之一。工業(yè)機器人的大規(guī)模應用在這里更容易找到土壤。

而ABB機器人IRB120在將近半米的區(qū)域內(nèi)可以擺出任何姿勢,到達任何位置,使得單一機器人就可以在一個狹小的空間內(nèi)完成許多傳統(tǒng)自動化設(shè)備要配合使用才能完成的復雜動作;而且機器人10微米的重復定位精度也令舊設(shè)備望塵莫及。

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