機器人提升人工效能 助力我國智能生產制造

時間:2021-12-02

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導語:服務業(yè)已經成為新時代下的勞動密集型產業(yè),如今,越來越多的青壯年勞動力走出工廠,流向服務業(yè)。

  服務業(yè)已經成為新時代下的勞動密集型產業(yè),如今,越來越多的青壯年勞動力走出工廠,流向服務業(yè)。

  當勞動力從第二產業(yè)向第三產業(yè)遷移,招工難,成為了工廠們的核心痛點。關注機器換人,機器服務精益生產,機器人提升人工效能成為了制造業(yè)的大勢所趨。

  在未來10年,中國會出現越來越多的智能工廠來代替現有的生產模式。而智能工廠中機器人將是不可或缺的關鍵一環(huán)。另外,機器人帶來的價值是從生產良率到物料追溯再到整個人工效能的全方位提升。

  從數據上可以看到,我國的勞動人口年齡的絕對數量占比自2010年起持續(xù)下降,同時我國的新生兒的出生人口數量也在持續(xù)下降。據統(tǒng)計,泛工業(yè)流出的勞動力最多,無人化的變革最為迫切,工人們從制造業(yè)、建筑業(yè)等勞動業(yè)轉向住宿、餐飲、批發(fā)、零售等第三產業(yè)服務業(yè),這一趨勢尤其明顯。

  在我國主要城市中,工人的時薪是明顯高于機器人的,并且在一線城市中尤其是北京、上海等地,機器人的發(fā)展趨勢和需求非常明顯和迫切。另外從行業(yè)上來看,移動機器人化也是一大趨勢。

  倉儲物流的移動機器人化趨勢已經發(fā)展到了比較高的水平,在制造業(yè)中如液晶面板、光伏面板、電子制造、電半導體生產等行業(yè)的移動機器人化趨勢也進入了一個爆發(fā)期。以半導體產業(yè)為例,2020年中國IC生產規(guī)模僅占市場規(guī)模的15.9%,但是在2020年,我國IC市場的需求是1430億美元,也就是說,國內的生產產能并不足以應付國內的市場需求,并且差距巨大。

  在接下來的十年,中國會成為全球半導體生產制造的中心,也就是說,擴產提效訴求顯著。據統(tǒng)計,中國國內大概有100-130多個半導體的標準化生產車間,在未來10年,我們會需要智能工廠來代替現有的生產模式。中國制造2025規(guī)劃中強調了信息化與工業(yè)化的深度融合,智能工廠是新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的典范,

  從產品的生命周期來看,一個智能工廠要涵蓋從產品設計、生產、物流、銷售、服務等全生命周期,并在系統(tǒng)層級需要有設備單元、車間、工程、企業(yè)、資源等各個方面的系統(tǒng)要素。只有大量要素互聯互通和集成,才能滿足新興業(yè)態(tài)的發(fā)展趨勢。

  首先在智能工廠的需求下,我們需要由機器人技術來打通智能工廠生產中的物質流。通過智能軟件打通智能工廠中的數據,并且通過人工智能等技術解決數據處理應用中的軟硬件問題,這是應對未來我國智能生產制造強國的戰(zhàn)略需求。

  復合機器人主要被應用在了工業(yè)物流里,去解決車間流轉最后一米的難題。復合機器人和傳統(tǒng)的工業(yè)機器人、移動機器人最大的區(qū)別在于,復合機器人既有腿可移動,又有手可實現抓取等操作。另外,它還有視覺,結合了協(xié)作型機械臂視覺傳感等技術,在工業(yè)生產中可以和人進行協(xié)同,特點是非常安全,預計未來在智能工廠中,復合型機器人將會得到大量應用。

  我們以某個芯片封裝工廠的具體場景為例,這是一個生產流程和生產環(huán)節(jié)非常復雜且非常有代表性的離散制造環(huán)節(jié)。不同的工藝的、大量集群式的智能機臺在這一環(huán)節(jié)同時進行生產。比如在鍍金的工藝中有6~10個機臺,分線里同樣有6~10個機臺,大型芯片封裝工廠單個車間有成百上千臺固晶機。半成品需要在不同的設備之間重復有序流轉,過去需要大量的人力去實現流轉工作。但復合機器人能夠實現物料的流轉、上下料及緩存。

  復合機器人的好處是,可以結合機器人調度系統(tǒng)以及物流管理系統(tǒng)去實現成品倉到原料倉到線邊倉到成品倉的生產流轉。這使得整個過程中物質的流通和信息的流通獲得了打通。另外,在半導體的生產環(huán)節(jié)里面,對生產物料轉運的震動值要求很高,傳統(tǒng)的人工物料周轉中,往往會產生比較大的震動,進而帶來晶圓良率問題。

  但使用機器人之后,它會減少裂紋問題,由此帶來晶圓生產良率的提升。能夠連續(xù)穩(wěn)定高效工作的機器人也可以提升生產良率水平,為企業(yè)創(chuàng)造價值。因此機器人的價值是從良率到物料追溯再到整個人工效能的提升。

  復合協(xié)作機器人,可以通過移動機器人操作平臺集成協(xié)作機械臂、升降平臺、叉取平臺等作動機構,搭載智能夾爪、2D/3D視覺等組件,實現SMIF Pod,FOUP,Magaine,Tray盤,CNC機加件等不同物料或治具在不同工序設備之間的轉運和上下料,搭配調度系統(tǒng)和物流管控平臺,打通物質流和信息流,滿足企業(yè)柔性生產需求。具體應用場景上,包括晶圓車間、封測車間、黃光車間、CNC車間、生化車間、治具轉運等等。

  除此之外,在未來的智能工廠里面,其核心是使用復合機器人去完成各工序工藝段各個設備之間的銜接,但同樣還需要其他的移動機器人或工業(yè)機器人去完成整體的自動化和信息化的升級。


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