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智慧制造带动商机 工业机器人市场乐观
 

【作者: 王明德】2019年06月17日 星期一

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在新技术新产品层出不穷的态势下,过去几年工业机器人的全球发展可以用「强强联手、百家争呜」来形容。从应用领域的分布来观察,搬运、焊接与上下料是工业机器人主要被应用的工序,占多关节工业机器人总装置量的67%;汽车与汽车零组件电子电机产业、机械金属加工产业是前三大应用领域。



图1 : 工业机器人是智慧制造的重要设备,2019年全球机械产业景气虽然不隹,不过在工业4.0的带动下,工业机器人的後续发展仍乐观。(source: Computerworld)
图1 : 工业机器人是智慧制造的重要设备,2019年全球机械产业景气虽然不隹,不过在工业4.0的带动下,工业机器人的後续发展仍乐观。(source: Computerworld)

从工业机器人的销量观察,工业机器人被应用在汽车整车、汽车零组件的数量为整体的三分之一,电子电机和化工、橡胶和塑胶等领域,以及机械金属制品的生产应用领域,约各占比三分之一。纺织、鞋业、家俱制造、食品加工制造业等轻工业的机器人装置量迅速增加,也让全球各工业机器人制造商纷纷推出相对应之较低荷重机器人产品。


商机浮现 整合趋势加快

工业机器人制造商必会将业务触角延伸至提供整合式的智慧化服务,为的就是要因应不断到来的工业物联网(lloT)应用趋势;具有机器人硬体开发制造能力的企业与软体商、工控厂商、人工智慧技术提供者合作,甚或并购的现象预期曾不断上演,过去两年市场已经出现瑞士ABB购并B&R(Bernecker & Rainer),并与日本Kawasaki共同合作双臂机器人技术;日本Fanuc与牧野机床(Makino)、海克斯康(Hexagon)、中国模德宝公司合作,共同建置模具产业的柔性单元自动化生产系统;中国美的(Midea)继收购德国KUKA後,再购并以色列运动控制厂商servotronix;日本Yaskawa与中国长盈精密合资成立机器人公司,发展号称全球最快速小型的电子产业用机器人。



图2 : 确保对工作人员无害是协作式机器人的最大诉求。(source: Robotics & Automation News)
图2 : 确保对工作人员无害是协作式机器人的最大诉求。(source: Robotics & Automation News)

工厂内部的各式设备与生产管理系统整合,将可??创造庞大的效果。从ABB购并B&R并与IBM合作人工智慧,施耐德与微软合作,KUKA和三菱分?与SAP合作、Fanuc,并在2018年推出Field system等,都让我们看到工业物联网(lloT)的应用发展已经势不可挡。工业机器人制造商会将业务触角延伸至提供智能化服务,透过系统整合为客户提供更完整的智能化解决方案,具有机器人硬体制造能力的企业与软体商、工控厂商、人工智慧技术提供者合作,甚或购并的趋势会愈来愈明显;除此也可看到更多的软体创新,包括能监控和管理机器人的App不断被开发出来。


工业机器人发展遍地开花

电子电机和化工、橡胶和塑胶产业对於工业机器人的导入应用在现在对未来都曾有巨大的需求潜力,全球消费性电子产品制造业的从业人数达千万人以上,只要其中的30%变成「机器人」,就是数以百万台的工业机器人,如此巨大的市场,已是各机器人本体制造商争相进攻的领域。过去几年的自动化展,都可看到多数的机器人厂商,纷纷推出应用於电子产品制造上所需要的小型多关节机器人,以因应不断扩展的市场需求。


协同作业机器人是制造业迈向智慧化生产的重要趋势;2011年ISO推出ISO10218-1和-2系列标准,规定了机器人在设计制造、整体应用、维护维修时,对人身安全的防护原则。2016年再发布ISO/TS 15066,规范了在协同作业模式下的技术指引。协同作业机器人可?是产业向智慧化生产的趋势之一,它的诞生就是要因应工作者与机器人共同合作的发展及可能衍生之危害,确保对工作人员无害是协作式机器人的最大诉求。



图3 : 机器视觉与机器手臂的整合,将有助於产品检测的效能提升。(source: Fabricating Metalworking)
图3 : 机器视觉与机器手臂的整合,将有助於产品检测的效能提升。(source: Fabricating Metalworking)

协同作业工业机器人(Collaborative Industrial Robot)在丹麦机器人公司Universal Robots推出型号为URS的机器人後快速的发展,这些类型的机能直接和人类劳工一起并肩工作而无需围栏隔离。在同一作业空间中由人类担任灵活性高的工序,机器人快速、准确、负责重复性的工作。


2015年美国自动测试设备供应商Teradyne以2.85亿美元的价格收购Universal Robots,从2014年至2018年每年出货量均是2位数成长,目前全世界已经安装超过7000台UR机器人。


UR目前是协作安全机器人的第一大市占,2018年全球的量估约8,500,台湾广明公司所推出的达明机器人目前期许为协作安全机器人的第二大公司。其所推出的T15型号机器人,特色是视觉深度补偿,非常适用於SSD(Solid State Disk,固态硬碟)的生产作业。


因应需求 区隔市场

面板业、PCB业、制鞋业、半导体业,仍算是机器人的蓝海市场。半导体厂想用安全协作式机器人取代现有载有晶圆在空中跑的晶舟盒,但有其一定的重量,也就是需要一定程度的荷重,目前市面上的协作机器人很少超过15公斤,协同作业级机器人强调安全,因此马达扭力小,半导体市场对於机器人应用的需求,也比目前市面上的协作机器人要求的重量规格更高,所以现在已可预期未来会有荷重更高的协作级机器人问市。


从工作内容区分,传统工业机器人适合进行大规模生产的企业,协同作业工业机器人则瞄准客制化、接急单、短生产周期的电子制造服务厂(EMS)与中小企业(SME)。


传统工业机器人诉求是「快、稳、准」,而协作式机器人在运作上不强调快速,这也将限制它的应用领域以及终端使用者对於机器人的回购率,原因在於直流马达驱动器简单、体积小,好安装,因此协作机器人功率较小,不像大荷重工业级机器人要用大功率的交流马达。另外若安全协作式的机器人能在每秒1公尺的速度达到保护的功能,将会更有竞争力。


机器人技术和产品深受科技发展影响,未来荷重更高的协作级机器人将陆续问市,工业机器人与视觉检测的整合也会越来越深,根据国际机器人协会IFR的统计显示,全球工业机器人销售2019年将达41.3万台。虽然2019年景气不隹,国际情势又受中美贸易战影响,但新技术新产品的推出与工业物联网发展快速落地态势下,未来发展仍然乐观。


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