机器人产业调查①|海立的工业4.0试验

 

       海立集团的自动化车间“钣金车间”成了机器人行业知名的自动化示范车间，这几年爆出了大名。主管此项业务的上海日立电器有限公司（下称上海日立）副总裁李海滨也成为各种自动化会议的座上宾。海立集团是上海日立电器的第一大股东。

        2014年11月20日，澎湃新闻记者采访李海滨，并参观了“钣金车间”，在全自动化生产线上，没有一个工人，只见机械臂左右上下挥舞，一个个金属工件举重若轻，被迅捷准确地放在预设位置，在巨大的轰鸣声中，金属冲击感扑面而来。

        海立集团的车间已经实现了数字化管理，生产进度、机器状况都可以在控制室的一张屏幕上一目了然，即便是车间远在安徽也可以实现在线操控。机器人组成自动化生产线是个系统工程，耗时耗力，这个车间是海立一边生产一边整改，整整花了7年才做成，毕竟这是真正参与生产的工作线，如果停工就会让整个企业的生产瘫痪。但就这个似乎略显“拖沓”的工程，为海立积累了自动化工程的经验，已经具有自动化设计能力，为本土机器人制造企业提供了宝贵的市场份额，更为重要的是提供了必备数据积累。上海此类大型制造企业众多，若是再多几家参与自动化探索，上海的机器人产业面貌定可改观，若是让这些参与自动化探索的企业协同起来，又是何等面貌？

示范工厂从何而来？

        澎湃新闻：你们为什么要做这个示范工厂？

        李海滨：这个工厂我们准备做到无人化，接下去把数字化这块儿强化一下，真正做到工业4.0概念的工厂。这个工厂是当模型工厂在做。其他的工厂里也有机器人，只是在岗位上用，不像这里成生产线，成线还是蛮难的。我们从2007年开始做，到今年为止，刚把三条线全部做成自动化。之所以时间这么久，是因为这条线是正在生产的生产线，不能停下来，否则会影响整体生产。我们从简单的工序开始做，一段一段、一个一个工序地探索。因为我们的压缩机生产任务很重，要满负荷生产。所以只有每年暑假有一个月的时间做自动化改造。方案前面提前都做好，用这一个月来调试，所以用了7年才完成全过程的升级。

        澎湃新闻：这道工序靠自动化生产能满足全厂的需要吗？

        李海滨：这个车间主要是做压缩机的外壳。全厂所有的压缩机外壳都在这里做。原来是一条线，靠员工动手做。我们这些加工设备都20年了，增加机器人以后，需要的工位更大，布局需要调整，这个平台是后面搭出来的。如果这里生产停顿了，我们整个生产就停下来了。不过机器人的质量还不错，由于机器人出故障让我们的生产停下来的情况很少。所出问题主要是有一些非机器人的配套设备不到位，影响了机器人运作，因为机器人是按照信号来工作的，只有调整好，才可以按照要求工作。

        澎湃新闻：你们这个是一个示范厂，接下来会推广吗？

        李海滨：会，按工序一块一块地在所有区域推广，第一步是钣金，接下来就是加工，再接下去就是装配。

机器人寿命一般是十年

        澎湃新闻：在参观中有机器突然停车等待，是不是那个机器人有视觉传感器，能看到工况不好？

        李海滨：不是。每个工序都有自己规定的位置，位置上有光电感应设备，如果没有把产品放到位，偏离了设定区域，光电信号马上传送给机器人，就叫它停下来。如果没有把中间产品放到传感器上面，机器人就知道工件没到位，就要停车，这一套都是数字化控制的。

        澎湃新闻：机器人是24小时连轴运转吗，它们的寿命是多长？

        李海滨：我们的员工是做两天早班，做两天夜班，休息两天，这样轮流做。在工作日要吃饭一次还有两次休息，休息都要15分钟。机器人不需要休息，可以24小时连续干，不需要照明、空调或电风扇。至于机器人的寿命，我们现在预测是十年，因为2007年开始用，到现在状况还好。用过十年后肯定还能用，一般的配套设备也就是按照十年的寿命来做的。我们每个月都要稍微检修一下，这是有规定和标准要求的，有的地方需要一个月保养一下，有的是三个月、六个月才需要保养。

        澎湃新闻：上次在工业博览会看到机器人已经安装视觉传感器了，这里用的似乎没那么先进。

        李海滨：安装视觉传感器的机器人我们也有，这个车间里没有采用，投入产出划不来。我们整机要装箱时就要用有视觉传感的机器人，它要判断压缩机的形状、位置。

        澎湃新闻：这里的机器人多少钱一台？

        李海滨：进口裸机大概要40万元，国产的大概是20万元。

        澎湃新闻：国产的好用吗？

        李海滨：国产机器人也就是这两年开始兴起，前几年基本没有国产机器人。我们2013年用了一台广州数控的机器人。今年我们准备采购上海一家企业的18台机器人，安徽生产的也准备采购3台，这些都还在采购中。从性能来看，不管是精度和速度国产和进口都是有差别的。进口机器人的搬运速度快，而且定位较准。国产机器人的速度慢，定位也不是很好。这里的定位是指重复定位，每一次把东西抓过来都要定在这个位置上。我们现在也是在观察权衡，对定位要求不是很高的，生产节拍慢一点也能满足的，就先用国产机器人。我们尝试国产机器人替代进口机器人，现在有个项目的生产线已经用国产机器人替代进口机器人了，替代下来看看情况怎么样。

        我们原来已经用进口机器人让整条线能运作起来，如果用国产机器人替代以后，生产线运转不畅，那肯定就是机器人的问题。

与发那科合作机器人

        澎湃新闻：有没有算过总账，把效率、成本、耽误的工时都算起来，国产机器人还划算吗，虽然刚买的时候便宜？

        李海滨：现在不知道这个总的计算，还在尝试，到底国产机器人的故障率怎么样、使用寿命是多少，这些我们都在探索，这也是一个使用风险。因为国产机器人刚刚起步，进口机器人已经有五六十年的历史，使用寿命都经过考验了。不过我们使用机器人很长时间，有一些经验，遇到问题我们有解决方案，实在不行有能力把它们换下来。24小时连续运转，对机器人的效率、性能、寿命都有比较好的验证。上次一家做机器人减速器的国内生产商，到我们公司来看机器人的运转情况。他们觉得我们的机器人速度非常快，基本到了他们所能达到的极限。因为速度快，对减速器的精度要求就更高，减速器要瞬间启动，瞬间加速，瞬间要刹车，很短的时间里完成这样一连串的动作，而且要精准地放到规定的位置上，这个要求比较高，一般十秒内要完成一个动作。一般汽车机器人的生产节拍比较慢，基本上是两分钟完成一个动作。他们在探讨，他们的减速器是不是能够承受我们这样的使用频率。

        澎湃新闻：你们和机器人生产商也有合作吗？

        李海滨：我们和发那科有合作，在刚做机器人生产线的时候，发那科和我们联合成立一个团队，一个项目一个项目做。随着对机器人的理解，我们的自动化方案的设计能力也逐渐具备。2007年开始，设备部门成立专门做机器人的小组，到2009年成立了现代指导中心。主要做压缩机生产用的一些专用设备、工厂的机器人自动化。去年这个部门改叫FI事业部，就变成工厂自动化的一个部门。为工厂自动化服务，也做新的设备，就等同于是我们的服务商。工厂提出一些自动化的要求，简单的工作工厂自己做，复杂的让FI工厂事业部来做，这样就可以协作起来，能加快我们的自动化速度。

        澎湃新闻：这条生产线的设计、安装你们现在自己就可以搞定了吧？

        李海滨：对。自己搞，除了布局方案要靠自动化部门。每年我们都要做自动化规划，“十一五”、“十二五”都做过了，“十三五”我们现在已经在做了，大计划之外，还有每年的详细计划，详细的计划就是我们要做多少个项目。比如说我们现在策划2015年要做多少项目，我们每月要开会，碰头，研究项目的进展。如果生产任务能完成，就抽空把自动设备做上去，就是见缝插针的方式在做。

        澎湃新闻：随着你们经验的积累，以后会向外部提供自动化的设计、安装这种服务吗？

        李海滨：现在FI事业部就具备这个功能，可以对外接活。他们也跟外面合作过，不过现在我们自己的活都来不及做。我们把这块业务单独作为事业部，也就是这样考虑，今后这个事业部也可以独立出来，现在FI事业部已经自负盈亏。

        澎湃新闻：你们跟一些机器人生产商的合作仅仅是在你们这边安装的，还是他们的生产设计你们也有介入？

        李海滨：他们的生产设计我们不介入。只是在我们的项目探讨有介入。比如某个工位，他们的技术人员过来，和我们一起探讨，机器人达到这些要求了，周边的辅助的专职再跟他们探讨。大家分工合作，我们做我们的强项，他们做他们的强项。加工设备，我们熟悉，他们不太熟悉，把接口都分清楚，滚道、夹具，还有一些定位装置，我们自己做的，到最后把两家做的拼起来，就完成了一个整合项目。这样成本、效率更佳。

        澎湃新闻：听这个过程，生产线的自动化还是挺难的，难点在什么地方？

        李海滨：我们1993年引进的这些设备时，日本方面提供的是自动化设备，但我们当时劳动力成本比较低，在不影响加工精度的前提下，去掉一些自动化的设备，把设备成本、采购成本降下来。所以这些设备为我们现在的改造也留下了比较好的基础，因为原来就是为自动化准备的，如上下料的位置，我们改自动化就比较方便。只要把布局重新调整就可以。人做和机器做最大的区别，就是人操作的布局比较紧凑，机器做要空间开阔，现在的这条线比原来拉长了。因为机器要有一个回转的位置，人只要你站的位置就可以。我们的装配生产线上，很多都是手工作业，手工作业的自动化非常有挑战。

        要把设备和机器人结合在一起，要把原来员工的作业方式和机器人作业方式有机结合。这块工序的改动比较大，投资也很多。因为人工干活很简单，但机器你要告诉它，这东西怎么拿，怎么装，怎么定位，还有传感器，是一系列的联动，所以有些位置的改动要做很多相应的调整，这些改造的难度都比较高。而且机器人能够做到什么样的程度，能够完成哪些动作，这也没有可以借鉴的案例。好在现在有FI事业部，我们的设备可以再做一些改造，可以增加功能、工位。但我们还是比较多的使用机器人，机器人有个好处，它可以转岗，只要把手爪改换一下，就可以适应不同的岗位。这样我们就不怕投资浪费，可以大胆投资机器人，哪怕有变化，大不了可以转岗。

机器人成本越来越低

        澎湃新闻：是什么促使你们尝试机器人？

        李海滨：经济上来算，在上海用机器人越来越划算，2007年之所以要做机器人，也是我们感受到劳动力成本越来越高。我们是劳动合同制，用工分合同工和正式工，合同工比较年轻，流动性比较大。这一代人的思维不一样，如果干活比较苦，技术含量比较低，就不愿意干。而有些生产线恰好是比较苦也比较单调，如压缩机的捆包，每天要搬运3000多台。那么这样一来，促使我们向自动化探索。

        2005年，我们办了海立动力学院，和电视广播大学联合办学，让合同工可以读大专班、本科班。培训他们操作机器人，去解决设备的维修、机器人正常运转。我们的人工成本按地域有梯度递减，在南昌、绵阳、印度都有生产基地，如果上海的算1.0，其他地方的依次按0.6、0.45、0.35递减。在这个梯度变化中，我们的自动化也是有梯度变化。上海如果光靠金融业、物流业，没有像样的制造业，整个产业链条就是残缺的。但制造业一定要考虑附加值，现在美国、德国都很重视制造业。

        澎湃新闻：使用机器人后的成本和人工成本相比较如何？

        李海滨：进口机器人要80万元左右，每年的折旧大概是8万元，机器人用10年完全折旧了，但机器还在。去年一个工人一年是7万元多一点，使用机器人后在一个岗位替掉了三个人，这样一来，他这个岗位上的收入就是21万元。一个项目的成本可以在三年多一点的时间里收回。所以越来越划算。如果用国产的话，那更便宜了，国产机器人价格只有进口的一半，现在只要1.5年或者1.6年就收回来了。而人工成本还要上涨，机器人的价格每年都在降。

        澎湃新闻：在南昌，还有其他地方会用机器人吗？

        李海滨：在南昌用了少量的机器人。原来在南昌用进口机器人在成本上也是不合算，原来计划三到四年收回来，但成本上做不下来，现在用国产机器人，反而能赚了，在南昌用国产机器人三年左右就能收回成本，那边的人工成本也在不停地涨。

        澎湃新闻：国产机器人能全面代替进口吗？

        李海滨：国产机器人还是慢一点，它的动作比较少，复杂动作如拎起来、转弯、塞进去，一连串的复杂动作，做得不太稳定。它可能只做一个维度或两个维度的动作，不能太复杂。所以国产机器人全面替代进口机器人还不可能。

        澎湃新闻：难道国产的不是六轴的吗？

        李海滨：现在机器人基本都是六轴的。像四轴机器人等简单点的机器人，国内制造商不大愿意做，附加值不高，虽然马达少了两个，但四轴的价格和六轴的差不多。按常理应该便宜很多，但他们有意识地将价位这样设定，不太愿意让你去买四轴。后来生产商反馈给我们信息是，他们做了四轴再做六轴，要多出一个生产体系，增加了他们的管理难度。而四轴机器人比较适用于码垛之类的承重较重的岗位。

        澎湃新闻：所有的岗位都用六轴不存在浪费吗？

        李海滨：是有浪费，所以现在我们也在和他们探讨，能不能做一点四轴，但是四轴的应用范围毕竟还不会很多。六轴机器人的长处就是什么岗位都能用，四轴只用在比较窄的范围里。对我们来说也有点局限。

        澎湃新闻：海立有多少个机器人，主要是哪些岗位？

        李海滨：我们有150多台机器人，岗位现在比较多，主要在钣金生产线、加工生产和电机生产线上。

        澎湃新闻：似乎这些岗位的技术含量比较低，动作比较重复，比较简单？

        李海滨：这是一部分。还有一部分是高温的，高分贝噪音，还有油漆，有化学气味的，像这些岗位，就是先把这些岗位做到先进，因为简单的东西做完了，再做复杂的，有一个梯度。

上海在国产机器人生产上大有作为

        澎湃新闻：上海的机器人制造水平怎么样？

        李海滨：上海新时达还可以。此前对他们不太了解，后来在网上搜才知道这家企业。到他们那里去看，就合作了，因为机器人生产线还有二次开发的问题，不是把机器人买来就完事了，还是要设计整个生产线。后面还有维修，如果制造商在上海就很方便。我觉得上海在国产机器人方面应该会有很大的发展。如果日本的机器人在上海做，也是可以降低成本的，但他们没有在上海生产。前两年日本机器人销量也比较好，有点供不应求，价格贵。但去年开始，竞争激烈，进口机器人的量也下来了。

        澎湃新闻：国产机器人的品类充足吗？

        李海滨：品种相对来说国产的比较单一，进口的产品线比较广。我感觉重量轻一点的好像国内做得较少。现在国内比较多一点的就是20公斤、40公斤这个级别。像这一类好像当时做得比较多一点。

从自动化到信息化的融合

        澎湃新闻：在工博会上看到现在人机互动的趋势越来越强，譬如人拍一下机器人，机器人就做出反应的技术很难吗？

        李海滨：这是很难的，因为这要有很好的传感技术。你现在看到我们的所有机器人都要围在框里的，不在框里，它乱舞起来，碰到人是受不了的。如果要完成那种互动动作，肯定要研究得很透，安全问题不可儿戏。万一人拍机器人，但它没有停下来是要出人命的。普通人看起来是很简单，甚至我们这里工作的机器人也像是蛮简单，实际是非常有难度的。要让机器很流畅地做很复杂的动作，还要有质量保证，要组成体系的生产线还是有一定的门槛。

        澎湃新闻：工博会上ABB展示了一个简易版的工业4.0，从生产到检测一条线都能完成，你们有这个计划吗？

        李海滨：这是他们推崇的发展方向，今后的工厂基本上都是这样，从原材料送进来，把所有的条形码都打上去，是什么机种，做什么产品，什么时候做，哪台机器做，这些都要标记好，随着产品一段一段做过去，生产多少，生产之后产品质量也汇报出来。这些信息都要传输到一个终端电脑里。在生产过程中，什么时候要切换机种。都是自动化控制生产流程。生产的数据要随时传出来，如果一台设备坏了，马上消息发给维修人员，他可以同步反应，赶到现场去修理。还有中控台，在这个中控台的屏幕上，能看到所有的操作。

        澎湃新闻：要做到这个程度要多久？

        李海滨：在我们这里，大概两三年以后可以做到。很多东西我们已经具备了，对我们来说不是太难的问题。

        澎湃新闻：这是微观上的工业4.0，德国人所说的似乎是更大的概念，要把很多企业组织起来，把产业链上所有企业都囊括在内，才能做到产品信息的相互通报，然后做协调，这要调动很多力量，难度更大。

        李海滨：可能在德国他们是这样做的，他们可能是形成了一个组织，我觉得可能是由政府来组织。也有点类似协会，或者像中国的经信委这种产业主导部门来牵头，把这些大公司召集过来，解决互相之间的衔接，让他们统一信息、信号，让大家无缝对接起来。现在中国的企业没有办法实现对接的，因为工业系统不统一。把别人的信号转换成自己可以接受的信号，才可以直接传输了。传过来的信息能够传输到我的平台上指挥控制生产。但是做转换比较麻烦，不同企业用不同的控制器，就像手机充电的插头一样，要有统一的制式，不同处就是手机充电器是物理的，控制器是用工业语言。不同的信号信息，要通过转换器转换成我的设备能够读懂的信息。工业4.0最终到底是什么样子？现在好像没有说得很清楚，各家都在做，所以我们没有提工业4.0，我觉得还是从自动化到信息化，把两化融合做好，融合的最高境界就是4.0。

        澎湃新闻：这么说最好就是各家生产东西都用同样的信号，机器人都能读懂，不用再转换。

        李海滨：德国是实现了这种通用的工业语言，把各家传输出来的信号进行统一，再进一步简化，让整个系统越来越简单，这些信号怎么写？怎么使用更方便，他们可能不断在统一。因为他们有强的控制器企业，做协同是有条件的，德国有比较好的基础，中国目前没有办法做这个事，我们有美国、德国、日本的控制系统，要做统一太难了。

        澎湃新闻：这么说来中国的确比较难做，中国没有这种企业。

        李海滨：对，中国没有自己核心的东西，所以我觉得不太可能像德国这样去做。我们这些企业还是用日本的系统多一点，所以采购系统时尽量考虑自己已有的配置，就是通过这种方式来解决。如果在日本设备和德国设备之间考虑，德国设备如果价格便宜，性能又好，那买一两台也是可以，但大多数还是要考虑日本的系统，因为我们和日立原来是合资企业，所以我们的控制系统是日本的比较多。

        澎湃新闻：德国、日本做工业4.0还是比较轻松，上海有没有希望？

        李海滨：德日之外，美国也很厉害，上海是有一定基础的，相对精密、高端的制造应该放在上海，中国有这么大的一个消费市场，没人能够承担起中国要消耗的这些产品，所以中国要承担起制造的重任。此外我认为印度也有可能，因为印度的人口比较多，他们的生活水平提高以后，对消费需求非常大，也是要有很大制造业来支持。

印度有实力，但基础薄弱

        澎湃新闻：你们在印度设厂，对印度制造的感观如何？

        李海滨：我们的空调压缩机出口印度已经有一百万台，供给印度制造市场，我们考虑印度的天气比较热，随着他们生活水平的提高，空调肯定是需要的。后来去他们那里办厂，印度市场还是需要培育。印度工业还比较落后，刚开始工人干活比较慢，因为生活节奏就比较慢，不像中国这么急。他们不急，事情慢慢做；第二他们比较淡定，可以说安于命运的安排，不像中国人会想着要怎么出人头地。他们的工人就安于做工人，心里很平静，没有太多的奢望，比较好管理，他不会有很多想法。所以稳定性好。

        他们做事比较规范，印度的法治体系比较早也比较健全，法制意识比较强。但是我们的效率很高，所以要想办法提高他们的效率，就给他们做培训，在印度招工以后，让他们来中国，在上海的工厂实习了大概十个多月，在这过程中，他们知道了中国人是怎么干活的，他们唯一的感受就是这里的人干活怎么这么快，他们从来没有感受过这种速度。回到印度以后，他们就是像我们的种子一样，在新招的工人做示范，告诉新人，在中国工厂里中国人就是这么做的。后来第二批加工和电机生产企业过去后，又招了40多个人过来实习，这批人成熟后回去又帮我们提升了效率。

        比较突出的感受就是他们的劳动力很充裕的，招工容易，劳动力成本也相对较低。他们也很愿意到我们的工厂来。因为我们的管理、待遇各方面都是比较好的，相较于当地的收入水平，我们的企业有优势。

        澎湃新闻：那印度的潜力还是很大的，那么对中国的制造业将来会形成压力吗？

        李海滨：对，印度人有实力的，他们有一些发展较快的产业如汽车业，但他们的基础还是比较落后的。在我们这个行业，有20年的差距。他们的产业工人水平要提高，他们以前制造行业还是比较少，大多数都只是在日本的汽车工厂工作。

        澎湃新闻：既然机器人能干很多活，在机械制造方面，选择专业时学什么比较有前途？

        李海滨：我们自己也比较注重这块，对员工的培养主要是机电一体化，这块是今后的一个发展方向，还有电机人才也是需要的，像伺服马达的设计制造等。我们所有的控制都要有电机，机器人所有运作基本上都靠电机。所以我觉得电机技术很有前途。