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SGS技术专家带您揭秘工业机器人应用和发展新趋势
2019-02-22 16:36:42
合作案例
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Q1：在国内，工业机器人更多的集中应用在汽车行业、消费电子行业。随着电商发展，物流仓储机器人的应用也水涨船高。目前工业机器人的发展和应用有哪些新趋势？阻碍工业机器人在其他领域替代“人工”的主要因素是什么？
A：随着“发展中国制造和中国智造”的推进，国家政策倾向于鼓励企业完成自动化，自主化，智能化的转型，诸多工厂和企业都将进行产业升级，我认为机器在某些领域继续代替人工，以及人机协作工作将成为发展的主要趋势。
首先从数据上来讲，2017年，协作机器人（cobots）开始引领机器人市场增长。根据BIS Research的研究数据显示，到2021年，协作机器人的市场销量将达到15万台，销售额有望增至20亿美元。其次，从应用上来讲，早几年的工业机器人主要用来在固定领域内代替人员，这其实只解决了人员重复性劳作，代替了人力的问题。当然这也是显著的，比如：堆垛和码垛，分拣等机器人的应用；但自动化的需求远不止这些。在很早以前，以汽车线上的工业机器人为代表的应用已经从效率和能力方面解决了成本和产量方面的困扰。然而今天的自动化已经进入到非常丰富应用场景，包括3C、汽车配件、食品生产、玻璃生产等小负载产业，这些需求将提高机器人的其他方面要求，例如：广泛的适用性，灵巧性，移动性等，这个就是趋势。 然而，也确实存在这个进程不能快速布局的局限性，主要体现在如下方面：
首先，国内外对协作机器人概念的认知程度不同，国内大多数还是注重应用性，而国外注重的则是安全性；其次，产线部署不易更改。改变传统的工业需要投资巨大的费用，成本是现在企业眼前需要考虑的；最后，技术积累是个循序渐进的过程。只有标准化的推广和应用才能加速这方面的转型，但这需要一个周期。
补充一点，上述三个过程中，还有制约我们工业机器人发展的因素，即机器人零部件的问题。实际上，传统三大核心零部件，比如控制系统，伺服系统和减速机，在国产传统的机器人领域没有得到很好解决，而协作机器人比传统的机器人对零部件的要求更高，甚至有些零部件是传统的机器人没有的，比如直流伺服电机、中空编码器等等；这是制约我们协作机器人的发展主要因素。
Q2：我国工业机器人产业发展热度很高，但在技术水平上我国与国外工业机器人的差距仍然很大，主要原因是什么？是否存在弯道超车的机会？
A：如上所述，谈到这个问题了，就主要说这么几点：
a. 机器人在安全性上存在问题, 国内的安全标准很少，加上国内机器人厂商和应用客户对机器人的安全问题不太重视，这就导致国内协作机器人在安全性技术上比较缺乏。并且，国内做安全事务的人才大部分集中在航天、军事、自动化仪表等行业，而在机器人领域的比较少；
b. 机器人零部件的问题，实际上，传统三大核心零部件，比如控制系统，伺服系统和减速机，在国产传统的机器人领域没有得到很好解决，而协作机器人比传统的机器人对零部件的要求更高，甚至有些零部件是传统的机器人没有的，比如直流伺服电机、中空编码器等等；
c. 国内的本土化的机器人，重要的问题不在于应用和市场开拓，更主要的是研发问题。
Q3：据了解，工业机器人行业的国际标准正在建设中，对国内出口欧美的工业机器人厂商而言，如何在研发过程中融入欧美标准，最终使产品顺利满足出口目的国的安全要求？
A：我个人的想法是首先从大中型企业建立标准化组织，带头制定企标，行标，把相关的标准引入到企业，使得技术从研发阶段就涉及标准；其次，产品实现标准模块化，例如：控制单元的电路模块化；再次，积极开始和第三方认证公司以及国内有资质的公司合作，定期参与研讨会以及培训等，增加和拓展公司相关技术人员的能力；
Q4：“功能安全”在欧洲非常普遍，但在我国仍是一个较新的概念。它的内涵是什么？如何在工业机器人领域实现“功能安全”？
A：目前功能安全各个领域的标准都是欧洲制定的，国内只是等同翻译了一些。功能安全本质上上为了通过保证产品安全功能的可靠执行，来保证操作人员和维护人员生命安全。功能安全的相关标准里面对产品从概念、需求、设计、测试、安装、调试、运营和维护、报废等产品全生命周期都提出了安全管理和技术要求，尤其是对安全回路以及组件的软硬件设计开发、集成等更是用大量的篇幅进行了描述。这些要求的实现，可以从本质上提高工业机器人的安全性。
如何实现：
我觉得有以下几点可以考虑。
a. 国家和行业标准的制定中要引入功能安全要求。目前工业机器人的国家标准和行业标准尚不完善，需要增加对功能安全的要求，这样才能给整个行业提供指引。
b. 机器人研发企业或其供应商、用户要积极学习、研究和落实功能安全标准的相关要求。企业是实现功能安全的主体，只有企业参与进来，功能安全的要求才能真正落实到机器人产品上。
c. 应引入第三方咨询、评估机构的参与。功能安全标准的核心是对机器人设计中的要求，尤其是安全功能相关的回路，例如控制器。第三方机构作为功能安全标准委员会的参与者，在轨道交通、汽车等领域都有丰富的知识经验，能够协助企业将标准真正落实到产品上。另外，行业监管者和最终业主也可以根据第三方机构输出的功能安全证书和报告，判断机器人是否满足了功能安全的要求。
Q5：中国已成为世界第一大工业机器人需求国，国内工厂加速自动化生产线投入，有哪些可以作为他们考量和选择工业机器人供应商的指标？
A：目前我们是第一大的需求国，也是最大的输出国，考核指标上我们首先需要和国际上的知名厂商尽量保持一致，例如，KUKA, ABB,汇川等，这样有利于我们工业机器人的发展，我们一些机构也推出了机器人的横评，可以作为参考；其次，主要从性能和安全上考核，性能上来讲和应用相关，例如： 工作空间，自由度，有效负载，运动精度、特性等，安全方面主要可以从系统上，实际上是针对机器人的3个部分6个系统，即机械部分，传感器部分以及控制部分，机械结构系统、驱动系统、感知系统、环境交互系统，人机交互系统以及控制系统， 分别在这几方面考虑安全。对于关键的控制系统，驱动系统，甚至机械结构系统，可以要求符合SIL或PL认证。
Q6：随着“工业4.0”逐渐被视为发展趋势，SGS在工业机器人领域有哪些投入和布局？目前取得了什么成绩？
A：SGS在机器人领域，紧跟一带一路的政策，以及中国2025政策，公司于前年在以下几个方面展开为企业服务：
a. 国内标准的制定，SGS先后参与了多打10项国标，行标，企标，团体标准，把我们熟知的标准引入到厂家，以及标准化组织；
b. 分批次和地域组织核心的研讨会，培训会，展会，为厂商比较集中的地方提供免费的讲解。
目前我们已经为一些大的企业，如大家所知的，海康威视，京东X等提供相关的认证服务，甚至这些服务都开展到了新加坡，荷兰等，以及功能安全服务，并且解决了I 4.0 ready的认证，这以后也是我们的主要方向。
Q7：为了实现“中国制造2025”，助力中国机器人制造商进入世界一流阵营，SGS有何良好建议？
A：智能制造是一个持续的命题，我们SGS也讲持续的助力中国的企业，为企业的产品走出去把关，我们也深切的建议我们的未来伙伴：
a. 需要多和优秀的国外同行以及第三方机构学习，尽快转变机器人在实用和安全上的观念，尽早的将标准引入企业，公司将尽早的面向国际市场；
b. 更加关注于现有我们机器人的不足之处，例如元器件的靠进口的软肋，企业应抓住核心的内容，搞产学研的综合发展；
c. 在机器人的研发过程中，引入CE、SIL等相关认证，一方面，引进消化国际先进的技术标准，提高机器人的技术水平，避免后期的反复修改；另一方面也可以使机器人及早具备出口到欧盟等国家的资格。
向我们2025的规划靠近，升级改造现有的产业布局，提高我们工业基础。
