非汽车制造业涌向​​机器人

但机器人可能永远不会完全运行生产。

具有更多功能的更便宜的机器人，以及更灵活的工作单元和促进机器人技术的安装，正在加速非汽车领域自动化制造设施的发展。然而，关于机器人技术和自动化是否会导致车间熄灯制造的想法参差不齐。

根据机器人工业协会的数据，虽然 2018 年机器人的总销量和收入有所下降，但生命科学、食品和消费品、塑料和橡胶以及电子行业的工业机器人订单实际上比上一年增长了 24% .

增长的原因有很多，其中包括机器人系统更易于安装、集成到自动化系统和程序中。

例如，总部位于瑞士的 ABB 的方法是生产一系列标准化的模块化自动化解决方案，而不是为其每个客户设计和工程定制工作单元。

“所有这些都缩短了时间，因为我们不需要花费数周或数月的时间来设计和设计它们，”密歇根州奥本山的 ABB USA Robotics 销售和营销副总裁 Dwight Morgan 说。“因此，在所有应用程序中在我们所从事的领域，例如机床管理或包装，我们拥有一系列标准解决方案，使我们能够真正快速地采取行动并缩短交货时间。”

密歇根州罗切斯特希尔斯的 FANUC America Corp. 提供可移动机器人，这些机器人可以放在轮子上，也可以用叉车捡起并固定到位。

“而且，通常情况下，它们更加独立，因此它们之间的连接更少，”通用工业和汽车领域的工程总监 Rick Maxwell 说。

Maxwell 的同事、全球客户执行董事 John Tuohy 表示，FANUC 也有许多对半自动升降辅助感兴趣的客户。

“在一种合作形式中，FANUC 有能力将我们的任何机器人改装成一个提升辅助设备，类似于我们今天在工厂中看到的平衡或提升辅助设备，”Tuohy 说。 “操作员手动将机器人操纵到所需位置，完成任务，然后将机器人送回自主拾取另一部分。”

俄亥俄州马里恩市 RobotWorx 的运营总监 Tom Fischer 是一家销售 ABB、FANUC、Kuka 和 Motoman 机器人并将其集成到工作单元中的公司，他说以太网通信与模拟设置相比的进步使得使用多种功能变得更加容易（如与其他机器人、人机界面和按钮操作站交互）。

“你可以一次传递多个信号，而不必单独连接每个信号，”他说。 “这只是一个简单的插头，然后设置您的以太网 I/O。”

Fischer 说，还有一个人为因素使机器人的安装变得更容易。 “我认为我们正在进入更了解电子产品的一代，并且通过他们在电子游戏方面的经验，他们更擅长使用键盘（或机器人示教器）而不是直接控制事物，”Fischer 说。 “他们可以将这种经验应用于机器人技术。”

在 MC Machinery Systems Inc.，下游机器人技术是下一件大事。三菱公司的子公司位于伊利诺伊州埃尔克格罗夫村，销售电火花线切割机、铣床和激光切割机，并将它们集成到自动化生产线中。

自动化专家 Jason LeGrand 说：“你拿起一个零件，挑选它，正确堆叠它，然后它会移动到机器人可以将它移动到单独位置的地方。” “也许它可以通过节省时间的机器、压平机或折弯机。这是下一件大事，我们实际上正在与集成商开会，以了解他们的要求是什么才能实现这一目标。”

三菱在 2018 年收购了瑞士公司 Astes4，为下游机器人技术提供便利，该公司生产 Astes4Sort，一种专为分拣而设计的灵活制造系统。

“毫无疑问，它们绝对处于工业激光器自动化零件分拣的最前沿，”LeGrand 说。 “它们的功能是我们需要实现激光自动化的下一步。 Astes4Sort 取出成品部件并将它们堆叠起来，但它被告知要这样做；这本身就对最终用户非常有吸引力。”

零件被堆放并码垛，为制造过程的下一步做好准备。 “这使得在后端集成机器人操作变得更加容易，因为我们知道有一堆相似的部件，一个在另一个之上，在相同的方向上，”LeGrand 说。 “这是允许机器人从那里拿走它并进入下一个操作的第一步，而不必拥有更昂贵的视觉系统或类似的东西。”

机器人价格是否趋于平缓？

从历史上看，机器人变得更便宜，但根据轶事信息，价格已经趋于平缓，而价值却在上升。

根据全球管理咨询公司麦肯锡公司的数据，在过去 30 年里，工业机器人的平均价格下降了一半。根据 statista.com 的数据，工业机器人的平均售价从 2009 年的 63,000 美元下降到 2018 年的 45,000 美元。

销售全新和翻新机器人的 RobotWorx 网站报告称，配备控制器和示教器的新型工业机器人售价在 50,000 至 80,000 美元之间。据 RobotWorx 称，通常情况下，翻新机器人的成本是新机器人的一半。

RobotWorx 的 Fischer 表示，最近，机器人的价格确实没有下降，但机器人公司增加了更多功能。

他说，改进功能的一个例子是人机界面。 “在过去，您必须连接一个辅助附件才能用作 HMI，”他说。 “现在，像 FANUC 这样的公司正在将其添加到他们的软件中，以便可以从他们的挂件上运行它。”

他说，在协作机器人中可以看到另一个增加功能的例子。 “它们最大的用途是机器照料，这是目前最热门的一种，”他说。 “你可以让操作员在工作单元中与机器人并排工作。”

FANUC 的 Maxwell 同意功能方面。就像在计算机行业中，您可能不必为笔记本电脑支付更少的费用，而是获得更多的钱，当您为机器人支付相同的价格时，您会从中获得更多的功能。他说，今天的机器人速度更快、计算能力更强、处理能力更强和/或负载更高。

MC Machinery 的 LeGrand 也表示同意。 “[机器人]更适合更广泛的应用，”他说。 “因此，制造商将它们用于更多用途。正在发生的事情是，制造商将一堆切割良好的零件运送到机器人可以访问它们的地方。

“现在制造商在说‘从这一点开始，我可以用机器人做些什么来简化操作并给它一个可重复的周期时间，这样我们就可以有效地计划生产，’等等，”他继续说道。

用你的双手

一旦制造商确定了机器人可以做些什么来提高运营效率并将其安装在工厂车间，这些制造商就可以利用更直观和用户友好的软件对其进行编程。

“我们公司以及整个行业都付出了巨大的努力，以使自动化的使用和编程更加直观，例如手动引导、菜单程序等，”Maxwell 说。 “你会发现很多制造商，尤其是 FANUC，都有基本的、易于使用的、菜单驱动的选项。我们的 iHMI 将引导您了解如何生成程序。它是图形化的，而且非常简单。”

Maxwell 说，一旦机器人被编程并开始工作，机器人公司就可以更容易地从基本编程迁移到更复杂的任务，以集成机器人增加的功能，具体取决于手头的工作。

FANUC 和 ABB 等机器人制造商也为编程增加了手动指导。对于取放操作，操作员通过握住手柄并将臂端工具 (EOAT) 拖到零件所在的位置，然后将 EOAT 拖到一个清晰的位置，然后拖动它来教机器人一个位置到一个盒子。教授相同任务的旧方法是使用机器人的示教器并按下 X、Y 和 Z 轴的各种按钮以使机器人就位。

“现在你准备好跑步了，”麦克斯韦说。 “在这三四个步骤中，你已经教会了机器人该做什么。所以，它更直观，也更容易使用。”

ABB 的 YuMi 是一款完全集成视觉、真空抓取、两种机械抓取和力控制的双臂机器人，也可以通过手动引导进行编程。 “这就像教你的孩子如何骑自行车，”摩根说。

YuMi 的常见应用是材料处理、组装、包装和食品生产。 “当你从盒子里拿出一个 YuMi 时，它就准备好了，”摩根说。 “它有两个手臂，所以一个可以是固定零件的固定装置，另一个可以是工作的手。你不需要传送带，不需要托盘，不需要固定装置。”

没有真正的熄灯情况？

零件处理和物流问题阻碍了熄灯制造的使用，但详细的规划、工业物联网 (IIoT) 以及仍在开发中的功能，如人工智能 (AI)，有望克服这些问题。再说一次，完全熄灯可能不是答案，一位制造商说。

LeGrand 说，对于任何拥有任何类型自动化的人来说，熄灯都是目标。在他公司的工作单元中，想法是尽可能保持激光开启。

“每个人都在朝着它前进，”他说。 “在过去的几年里，自动化系统，更重要的是，编程技术和机器配置，它们并没有完全为真正的熄灯做好准备。有很多零件提示和事情会阻止机器运行。我们都从错误中吸取了教训。”

LeGrand 表示，熄灯可能需要权衡取舍，特别是如果操作员正在进行动态嵌套，其中每个嵌套都是独一无二的。这在合同商店中很常见。

“而且在很多工作场所，他们认为熄灯的情况并不适用于他们，”他说。 “然而，他们可以做到——他们只需要处理嵌套、编程，一切都略有不同。他们必须使用一组不同的参数进行切割。”

LeGrand 说，这可能不是最快的切入方式，但在熄灯的情况下缓慢而稳定地赢得比赛。

“它必须不停地移动。因此，也许零件间距会变得更大一点，也许防止零件翻倒的攻丝变得更加激进。”

结果，他的客户最终可能会得到两个不同的 MC Machinery 机器程序；一个用于熄灯，一个用于载人操作。

FANUC 的 Maxwell 同意熄灯是未来，并且仍然是他的几个客户的目标。 “我们已经看到在很长一段时间内取得了相对较好的成功，”他说。 “也许是一个转变，也许是一个半转变，但在整个制造过程中，他们仍然需要进入某些领域并做某些事情。成功的地方通常是三班倒，二班到三班。”

这是因为熄灯操作不仅依赖于自动化，还依赖于其他机器和流程，例如物料搬运。他说，物流很重要，如果没有妥善规划，可能会出现材料短缺。

Maxwell 对任何打算进行无人操作的人的建议是首先分析他们的操作并将其分解为离散的步骤。然后，考虑每个步骤中可能出现的问题，并确定如何在没有操作员的情况下解决该问题。

RobotWorx 的 Fischer 说，总是需要一些工人在场。 “熄灯对于生产来说有点用词不当，”他说。 “真的没有真正的熄灯生产情况。你总是有一些支持。但公司将转向骨干人员自动化。”

他说，在这一点上，仍然有必要留住必要的人来支持这条线路。不一定是操作员，而是维护技术人员和机器人技术人员在出现故障或需要维修时提供支持。

Fischer 说：“促成熄灯作业趋势的原因是使用机器人进行机器照料和材料处理。” “未来是 AI 和 IIoT。”

IIoT 允许将警报发送到远程位置，以便工人通过安排维护来监控和干预问题，并使他能够跟踪生产数量。 AI 更具预测性，允许机器人自行启动和进行调整。

Fischer 说，机器人 AI 正在开发中，尚未应用于任何机器人。 “所有的原始设备制造商都在将其作为研发项目进行，但目前还没有一个，”他说。 “也许我们会在未来五到十年内看到它。”

Fischer 说，阻碍真正熄灯的另一个大问题是零件质量。

“如果你在做一个装配过程，一个焊接过程，除非你的零件质量很准确，否则你会遇到只有人才能从质量输出或维修和维护的角度识别的问题，”他说。汽车制造商必须对安全焊缝进行目视检查，以确保焊缝位置正确且无缺陷。他补充说，相机的功能太有限，无法进行检查。

ABB 的摩根已将注意力从熄灯转向工业 4.0。 “You know, we’ve been in the robot business for decades now, and I would say the term ‘lights-out production’ was almost viewed as the Holy Grail of automated manufacturing,” he said. “People thought about once you get your process and your business to that level, you have arrived.”

While others focus on lights out, ABB has set its sights instead on the factory of the future and Industry 4.0, with a flexible, agile manufacturing facility that can operate in low-mix, high-volume as well as high-mix, low-volume work.

“If you look at traditional high-volume products like cellular phones, just look at how many colors and memory configurations you can buy, for example, a Samsung Android phone in today,” Morgan said. “That’s what we’re seeing today in manufacturing.”

Brand new is the integrated ecosystem where the entire automation configuration is integrated into customer needs like fast delivery. For example, Morgan said, a contact lens maker may produce billions of soft contact lenses, but now it has an e-fulfillment operation in the plant with integrated delivery and logistics companies like FedEx on-site.

“We’re really seeing a big focus toward whatever you spend your money on as a manufacturer, it has to be reliable and available with a huge focus on overall equipment efficiency,” Morgan said. “The world class OEE number before of 80-85% is now a very low bar and to be world class today, they’re starting with 90%. It’s about efficiency at every level. That means a collaborative robot working alongside an operator in a manufacturing environment, and it’s all digitally connected.”