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机器人焊接优势明显 工程师红利将延续20年_0

2019-09-09 15:45栏目:创业
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  近年来,随着工业现代化的推进,机器人越来越被广泛应用。目前全世界已有近100万台机器人投入使用,其中焊接机器人占全部机器人的45%以上。与人工焊接相比,机器人焊接具有明显优势。人工施焊时焊接工人经常会受到心理、生理条件变化以及周围环境的干扰。在恶劣的焊接条件下,操作工人容易疲劳,难以较长时间保持焊接工作稳定性和一致性,而焊接机器人则工作状态稳定,不会疲劳。

  目前在我国,人工焊接仍占焊接作业的主导地位。然而,去年,我国新增焊接机器人2.3万台。预计今后的几年内,国内企业对点焊、弧焊机器人的需求量每年将以30%以上的速度增长。按一人操作2台机器计算,每年至少需新增操作员1.15万人。

  轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面,主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。特别是近几年,国内的汽车生产企业非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上,各条线都由计算机(可编程控制器PLC)控制,自动完成工件的传送和焊接。

焊接

  随着各应用领域产品加工精度要求的提高,焊接、切割等生产环节逐步由机器人代替手工操作,再加上人们对工作环境要求的提高,高危、有毒等恶劣条件的工作需要由机器人逐步替代,增加了对焊接机器人产品的市场需求。IFR预计,我国未来几年每年的市场规模将有5-7亿美元,即40亿人民币以上。

  焊接机器人国内外应用现状

  如果按过去的机器人同等质量和性能考虑,机器人的价格指数应该更低。由此可以看出,在西方国家,由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力,而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机。减少员工与增加机器人的设备投资,在两者费用达到某一平衡点的时候,采用机器人的利显然要比采用人工所带来的利大,它一方面可大大提高生产设备的自动化水平,从而提高劳动生产率,同时又可提升企业的产品质量,提高企业的整体竞争力。

  虽然机器人一次性投资比较大,但它的日常维护和消耗相对于它的产出远比完成同样任务所消耗的人工费用小。因此,从长远看,产品的生产成本还会大大降低。而机器人价格的降低使一些中小企业投资购买机器人变得轻而易举。因此,工业机器人的应用在各行各业得到飞速发展。根据UNECE的统计,2001年全世界有75万台工业机器人用于工业制造领域,其中38.9万在日本、19.8万在欧盟、9万在北美,7.3万在其余国家。至2004年底全世界在役的工业机器人至少有约100万。

  我国的工业机器人从80年代七五科技攻关开始起步,目前已基本掌握了机器人操作机的设计国的工业机制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看,我器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,如:可靠性低于国外产品;机器人应用工程起步较晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距;应用规模小,没有形成机器人产业。

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  当前我国的机器人生产都是应用户的要求,单户单次重新设计,品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低,而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术,对产品进行全面规划,搞好系列化、通用化、模块化设计,积极推进产业化进程。

  我国焊接机器人市场快速增长

  第一个驱动力是机器代替人工。原因主要来自于两个方面:其一是低端劳动力供给不足。80、90后已经成为目前劳动力市场的主力,相比60、70后,他们诉求较多,其中的显著变化之一是越来越少的人愿意从事工资低、单调重复繁重、环境差的工作,导致低端劳动力供给不足,每到岁末年初这种民工荒现象在沿海地区表现尤为明显,用人单位越来越倾向于用机器人替代人工,从事这类工作。

  其二是焊接机器人替代人工经济性不断提升。一方面,劳动力工资全面上涨。改革开放以来,我国城镇就业人员年平均工资基本保持两位数增速,到2010年已经超过5000美元,而且由于低端劳动力供给不足,近年来农民工工资涨幅比城镇职工还要快。另一方面,机器人本体价格不断下降。机器人价格下降不仅是国际趋势,而且还因为主要国际巨头纷纷在中国设组装线,降低本体成本和价格。继ABB之后,安川和库卡也开始在中国建设组装线,并于2013年投产,两家在中国最终年产量将合计达11000台,相当于2011年我国焊接机器人需求的近一半。川崎于2012年12月24日也发布消息要在中国建组装线。

  上述两项因素,导致焊接机器人替代人工的经济性不断提升,焊接机器人投资回收期越来越短,有的甚至两年就可以回本。

  第二个驱动力是产业升级。日韩等国经济转型过程中,经济增速都出现大幅下降,日本GDP从1956-1973年年均复合增速9.22%下降到1974-1991年年均复合增速3.95%,产业结构也出现三个变化:一是传统重化工制造业在经济总量中的占比逐渐萎缩,产业内重组与整合明显加强;二是高附加值、技术密集型的新兴产业规模迅速扩大,机械化、自动化及智能化设备的大规模普及导致企业生产效率和竞争力大幅提升;三是服务业占比上升与消费升级并存。

  反观我国,目前经济发展与日本70年代初类似,劳动力成本上升、能源紧张、资源匮乏、环境污染严重,适时调整经济结构,大力发展知识和技术密集型产业、促进升级是我国经济能否顺利跨过中等收入陷阱的关键,而经济结构转型和产业升级需要大量的自动化成套设备相配套。

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  工程师红利将延续20年

  与其他行业一样,我国机器人企业在与国外竞争时,拼的是价格和服务,但是我们认为这些只是表象。在核心零部件(减速机、伺服电机、控制器)受制于人、进口零部件价格不低于国外对手、进口零部件占本体生产的机器人本体原材料成本高达85%的情况下,追本溯源,之所以能有价格和服务方面的优势,源于充裕的工程师供给以及较低的工程师价格,即工程师红利。

  凭借工程师红利,在机器人系统集成领域,可以在应用软件修改和售前售后服务方面具有明显的成本优势;在本体生产领域,可以在底层软件修改、对底层软件进行定制化服务以适应最终客户和集成商要求方面具有明显的成本优势。

  从我国在校生人数以及接受高等教育比例不断提高的情况来看,工程师后续供给仍会比较充裕。

  国内机器人行业工程师目前平均年薪近8万元,欧洲和日本机器人行业工程师平均年薪40万元左右,根据欧洲、日本和我国工程师工资过去增长情况,假设欧日工程师工资年均增长1.5%,我国工程师工资年均增长10%,那么我国工程师红利可以维持21年。悲观假设我国工程师工资年均增长15%,那么我国工程师红利也可以维持14年。

  本土企业有数十倍成长性

  2000年以来,随着我国汽车行业新线不断投产,电子行业固定资产投资增速持续处于高位,焊接机器人在我国应用数量得以迅速提升,2011年我国新安装焊接机器人22,577台,同比增长高达50.7%,增速位列全球第一,需求量位列全球第三。截至2011年末,我国焊接机器人存量规模已经从1999年的500台上升至74,317台,占全球保有量的6%,排在日本、美国、德国、韩国之后,位于第5位。

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  相比发达国家,我国制造业机器人密度(即每万个工人对应的焊接机器人安装数量)还非常低,只有21,不仅不能与发达国家相比,还低于全球55的平均水平,未来有大幅提升空间。2011年末,我国制造业有4088万职工人数,假设我国制造业焊接机器人密度与全球55的平均水平相当,则需要焊接机器人22.5万台,目前我国已有7.4万机器人存量,那么将新增焊接机器人15.1万台。

  现在全球焊接机器人均价30多万元,我们判断国内焊接机器人价格呈下行趋势,假设未来均价25万元,那么我国制造业对应的焊接机器人本体市场规模接近380亿元,算上系统的话,对应的焊接机器人市场规模达到1140亿元(按照系统规模是本体3倍测算)。

  目前在我国,沈阳新松机器人、安徽埃夫特、广州数控是国内机器人生产企业的第一梯队,其中沈阳新松有中科院沈阳自动化所的背景,研发能力在国内处于领先地位;安徽埃夫特背靠奇瑞汽车,有客户资源优势;广州数控有自身的数控系统和伺服电机优势。但总体来说,本土机器人企业竞争力还较弱,国内80%市场被ABB、发那科、安川、库卡这样的跨国品牌占据。

  国外机器人公司无论是本体还是系统集成,规模都可以做到100亿元左右,也就是说,本体和系统集成规模合计可做到200亿元。而我国龙头企业新松机器人2012年的规模也才只有10亿元,未来成长性数十倍。

  总结

  随着我国贸易溶入全球化,我国装备制造业从来没有像今天这样直接地面对国际同行的有力竞争和挑战。如何适应激烈的国际竞争和快速变化的世界市场需求,不断以高质量、低成本、快速响应的手段在新的市场竞争中求得生存和发展,已是我国装备制造业不容回避的问题。同时溶入全球化也为我们提供了前所未有的机遇,我们必须抓住机遇迎头赶上。

  在十五期间,我国曾把包括焊接机器人在内的示教再现型工业机器人的产业化关键技术作为重点研究内容之一,其中包括焊接机器人(把弧焊与点焊机器人作为负载不同的一个系列机器人,可兼作弧焊、点焊、搬运、装配、切割作业)产品的标准化、通用化、模块化、系列化设计;弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发,激光发射器的选用,CCD成象系统,视觉图象处理技术,视觉跟踪与机器人协调控制;焊接机器人的离线示教编程及工作站系统动态仿真等。

  在新的历史时期,面对新的机遇和挑战,只有一方面紧跟世界科技发展的潮流,研究与开发具有自主知识产权的基础制造装备;另一方面,仍然通过引进和消化,吸收一些现有的先进技术,踩在别人的肩膀上,尽快缩短和别人的差距。并通过应用研究和二次开发,实现技术创新和关键设备的产业化,提高我国制造业在国际竞争舞台上的地位。