自動化設備，機器人集成應用技術和未來的工廠（上）

更便宜，更強大，更靈活的技術正在加速全自動化生產設施的發(fā)展。公司面臨的主要挑戰(zhàn)將是決定如何最好地利用他們的力量。

在日本Oshino的一家Fanuc工廠，工業(yè)機器人生產工業(yè)機器人，每班只有四名工人。在荷蘭一家生產電動剃須刀的飛利浦工廠中，機器人數量超過了9名生產工人超過14比1.相機制造商佳能于2013年開始逐步淘汰其幾家工廠的人工。

這種“熄燈”的生產理念 - 制造活動和物流完全自動處理 - 正在成為現代制造業(yè)日益普遍的特征。在某種程度上，新的自動化浪潮將由首先將機器人和自動化帶入工作場所的相同事物驅動：使人類工作者免于骯臟，沉悶或危險的工作; 通過消除錯誤和減少可變性來提高質量; 通過用更便宜的機器取代越來越昂貴的人來降低制造成本。如今，最先進的自動化系統(tǒng)具有額外的功能，可以在迄今為止不適合自動化的環(huán)境中使用，并允許在制造過程中捕獲全新的價值來源。

機器人價格下跌

隨著機器人生產的增加，成本也隨之下降。在過去30年中，平均機器人價格實際下降

了一半，甚至相對于勞動力成本（圖1）。由于新興經濟體的需求鼓勵機器人的生產

轉向成本較低的地區(qū)，它們可能會變得更便宜。

無障礙人才

擁有設計，安裝，操作和維護機器人生產系統(tǒng)所需技能的人員也變得越來越普及。機器人工程師曾經是稀有且昂貴的專家。今天，這些科目在世界各地的學校和大學中廣泛傳授，無論是在專門的課程中，還是作為制造技術或工程設計的更普通教育的一部分。軟件的可用性，例如可以測試機器人應用程序的仿真軟件包和離線編程系統(tǒng)，減少了工程時間和風險。它還使編程機器人的任務變得更容易和更便宜。

易于集成

計算能力，軟件開發(fā)技術和網絡技術的進步使得機器人的組裝，安裝和維護比以前更快，成本更低。例如，雖然傳感器和執(zhí)行器曾經必須單獨連接到機器人控制器，通過終端機架，連接器和接線盒進行專用連接，但它們現在使用即插即用技術，可以使用更簡單的網絡布線連接組件。組件將自動識別控制系統(tǒng)，大大減少了設置時間。這些傳感器和執(zhí)行器還可以監(jiān)控自身并向控制系統(tǒng)報告其狀態(tài)，以幫助過程控制和收集數據以進行維護，以及持續(xù)改進和故障排除。

新功能

機器人也越來越聰明。早期的機器人盲目地遵循相同的路徑，后來的迭代使用激光或CCD機器視覺系統(tǒng)來檢測零件和材料的方向，最新一代的機器人可以整合來自多個傳感器的信息并實時調整它們的運動。這允許它們例如使用力反饋來模仿工匠在研磨，去毛刺或拋光應用中的技能。他們還可以利用更強大的計算機技術和大數據風格分析。例如，他們可以使用光譜分析來檢查焊接質量，從而大大減少所需的制造后檢查量。

機器人扮演新角色

今天，這些因素有助于提高機器人在他們今天已經擅長的應用程序中的應用：重復的，大批量的生產活動。隨著機器人自動化任務的成本和復雜性下降，已經使用機器人的公司很可能會使用更多的機器人。然而，在接下來的五到十年中，我們預計機器人在技術和經濟上都可行的任務類型將發(fā)生更根本的變化。

小批量生產

可快速輕松編程的設備固有的靈活性將大大減少機器人重復給定任務以證明購買和調試成本的次數。這將降低體積的閾值，并使機器人成為利基任務的經濟選擇，其中年度數量以數十或數百而不是數千或數十萬來衡量。它還將使其適用于小批量和重要產品種類的公司。

例如，現在用于航空航天的柔性軌道產品可以使用視覺“爬行”在機身上以指導其工作。這種低容量自動化帶來的成本節(jié)約將使許多不同類型的組織受益：小公司將能夠首次訪問機器人技術，新興技術可能會進一步簡化機器人編程。雖然通過引導機器人進行一系列動作來教授機器人已經很常見了，例如，快速改進的語音識別技術意味著很快就可以給他們口頭指示。