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    上海车间江湖里的中国新故事

    来源:立方知造局/刘铮 

    不提供二次转载

    上海复工复产已来到第三个阶段,制造业的全面复苏指日可待——

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    《关于我市持续巩固疫情防控成果有序复工复产的实施方案》里复工复产的三个阶段  信息来源:公开数据 制图:立方知造局

    但我们仍要追问:疫情防控下,生产所需要的人员流动与聚集如果成为复工复产的“难题”,制造业企业如何解决人的问题,以及更紧迫的——“人不够”的问题。

    供应链?;鹨的谡鸬?,何小鹏、余承东等人更是“预言”:如果再不能复工复产,5月之后全国科技、工业产业,只要涉及上海供应链,都会全面停产。

    而在一个半月后的今天,当我们回头看去,想象中的?;⒚挥谐鱿?mdash;—

    自4月16日第一批白名单出炉,逐步进行的复工复产虽然没能一键加速,让产业链的轮转完全回归正常,但截至6月1日,上海市9000多家规模以上工业企业中复工7472家,而临港、化工等区域内的规上工业企业,复工复产率已达100%。

    几近满血重启的数据,以及其中包含的汽车、芯片、钢铁、新能源等牵一发而动全身的重点行业,无疑让与之相关的企业们松了口气。

    包括何小鹏在内,对上海停摆忧思最深的汽车人们所担忧的5月全国整车厂停工,也终于没有到来。

    在防疫隔离、减少人员聚集的疫情防控大环境下,立方知造局认为,为复工复产托底的因素主要有二:

    首先是数字化助力。

    上海的数字化基建名列全国首位,数字化解决方案已经渗透到远程办公、工程管理、设备运维各个环节,并逐渐从制造业向金融业、服务业蔓延;

    而如果聚焦制造业复工复产中的核心环节生产端,数字化体现其中的具体抓手只有一个——工业机器人。

    在中国先进制造业的版图里:中国自2013年开始成为全球工业机器人第一大市??;上海市重点产业的机器人密度高达383台/万名工人,是全国平均水平的1.5倍。

    立方知造局与工业机器人企业及上下游相关企业聊了聊,以上海的汽车、装备制造、钢铁等支柱行业作为切入点,试图回答以下几个问题:

    1. 工业机器人为疫情下的企业带来哪三个隐形助力?

    2. 从汽车行业,一窥中国工业机器人的“危与机”?

    3. 生产回归正常后,工业机器人还可能迎来哪些新趋势?

    1、复工复产中,工业机器人的三大隐形优势

    以机器人为主力军的自动化智能工厂是一个系统工程,由于每个行业、企业都有各自的生产特点,因此没有一种模式是机器人换人的标准答案,无法简单套用——

    但在复工复产期间,率先部署工业机器人产线的企业所获得的优势却颇为相似:

    首先是在人力不足的情况下,利用协作机器人、移动机器人,提升“单兵作战”的能力。

    位于浦东临港的中科新松工厂,疫情期间某一阶段仅有91名员工进行封闭生产,驻厂员工与协作机器人配合衔接,完成焊接、组装、打包等工作。

    有意思的是,新松工厂产线上使用的机器人均由中科新松自主进行研发制造,而主要生产的产品,也正是协作机器人。

    移动机器人发挥的作用大致相当,根据另一家机器人企业——自主移动机器人(AMR)集群及操作系统提供商快仓向立方知造局提供的资料显示:

    拥有移动机器人集群的无人仓,由系统工作台向机器人发出指令,自动进行出库、归位等一系列操作,中间仅需工作人员进行一次出库扫码。

    以AMR、AGV主导的物流环节能够实现零接触,不仅减少一线人员的操作,效率也大幅提高,完成由“人找货”到“货找人”的转变。

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    仓储物流中高效率的移动机器人

    其次是规?;墓ひ祷魅瞬?,能够在部分生产环节上实现“黑灯工厂”的效果。

    黑灯工厂与复工复产一样,都不是一蹴而就完成的进程,但一些企业在疫情压力下,利用提前布局的机器人产线、数智布局,开始了无人化的尝试。

    硬核的机器人是工厂大脑里关键却细小的节点,如果没有云数智平台作为神经链条居中串联,成规模的协同效应也就无从谈起——以下的两家案例企业,就是以云数智+机器人,完成复工复产时的翻盘:

    1. 上海电气及其旗下海立集团的多家企业名列上海复工复产第一、二批白名单,它们背后共同的推进器,除了工业机器人等高端装备主导的智能制造,还有“星云智汇”工业互联网平台。

    位于上海临港的上海电气基地内,已建成了现代化装备制造产业集群。在包括电站设备等关键制造工序上,都由智能机器人进行柔性自动化生产,基本实现了机器人换人进行工作。

    通过应用“IT+OT”,生产过程里的实时数据能够在“星云智汇”平台中同步,实现“人、机、料、法、环”的联动,管理者通过远程系统,可以实时查看并了解来自上海、南昌、南通、汕头等制造基地运行和管理状况。

    2. 与上海电气相似的是位于宝山区的上海宝钢,自3月中下旬开始,宝钢厂区在近一个月的时间里只有1/3的员工留厂生产,却完成产能的满负荷运转,一些车间、事业部还超额完成目标。

    钢铁制造是老牌的劳动密集型行业之一,但宝钢从2019年就开始部署名为“宝罗”的工业机器人,目前已经在轧钢、炼铁、炼钢等“危脏差”工种上实现无人化生产运作。

    2022年上海疫情前夕,宝钢为“万名宝罗上岗”计划将工业机器人增至920台套,同时在应用逻辑上也出现了转换:机器人的应用方向,逐渐从传统的多轴物理形态拓展到流程自动化(RPA)领域——这也正是宝钢能在缺人的情况下,仍能保证达产甚至超产的底牌。

    不论是部分还是完全的黑灯工厂,工业机器人等高端智能装备无疑是乍一看去最具科技感的部分,但在“手”与“腿”的上层,庞大的智能化系统,才是上海制造真正优势所在。

    最后是在工业机器人助力的工厂里,有更多冗余空间配合疫情下的闭环管理。

    以特斯拉为例,上海超级工厂由于做到了高度集成化的工业机器人产线,因此在车间内有足够空间可以用作工人的生活区域。

    从4月中旬开始,特斯拉除了将空置工厂作为隔离点外,还在生产的工厂内为员工配备移动厕所和淋浴设施,双班制下在岗的员工可以在车间内睡觉,不用聚集通勤或频繁与外界联系,保障了防疫工作。

    汽车行业作为上海工业支柱之一,在复工复产中被重点“关照”,一方面是出于产业链考虑,另一方面,作为率先开启生产的企业,包括上汽大众、通用、特斯拉等工厂的确拥有闭环生产的条件。

    疫情下,对于布局自动化生产的企业来说,因为规?;?、集成化的工业机器人产线优势,更快实现了复苏。

    2、从汽车行业,一窥工业机器人“危与机”

    对于制造业企业来说,“人不够”是个问题。

    曾经,世界工厂坐落于中国人口、土地双红利的肥沃土壤,但当制造业榕树的气生根裂变为产业链的森林,寻找支持扩张的内生力量,成为首要目标。

    一条路径是西进与南下,让产业在地域间辗转迁徙、寻找新机遇;

    另一条路径则是向下扎进专精特新的基岩——中国制造2025和数字化、智能化的智造升级为此锚定方向——具体到企业,就是“降本增效”。

    在上海“四大品牌”(制造、服务、购物、文化)战略中,制造业作为实体经济的主体,是最核心的支撑环节。而推动传统制造业向先进制造业转型,进而打造“智造之城”的过程中,智能工厂和高端智能装备,充当着基建工程般的角色。

    汽车行业不仅是上海六大支柱产业之一,其整车制造环节,也是传统的复杂制造业中,少数能在各个生产工序上跑通自动化、并持续向智能化和数字化开拓的行业;而用机械臂、AMR/AGV等机器人替换人的“手”和“腿”,并实现成规模的自动化,在上海的各大主机厂里已是非常成熟的模式。

    因此汽车行业是一个在探讨工业机器人的发展现状和未来趋势时,极具代表性的样本。

    汽车产业主要分为汽车零配件和汽车主机制造两类。接下来,立方知造局将主要从自动化程度更高的主机厂进行展开。

    位于上海临港的上汽、特斯拉智能化工厂,是许多企业想要去模仿和复刻的样板,其中:

    上汽临港工厂仅车身车间就配备了477台焊接机器人,实现全自动拾取零部件组装焊接,是中国首个“黑灯工厂”无人车身车间示范生产线;

    总装车间凭借移动机器人准确寻找不同车型对应发动机的能力,能够混合生产多款车型。平均每76秒就有1辆整车下线

    特斯拉超级工厂中,冲压、车身、烤漆、组装,全生产流程都由150台机器人完成,并且在机器人与机器人之间完成流水线作业。平均每38秒就能下线一辆Model 3。

    机器换人、大规模的自动化生产,是包括主机厂在内的制造业企业实现降本增效的最终路径。

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    当下,丰田的“精益生产”模式被几乎所有车企奉为圭臬,这种模式下,生产作业的各个环节可以被分为两种,增值与非增值。

    增值环节主要集中在生产线上,冲压、焊接、涂装、组装四大工艺直接决定最终产品的质量和价值;

    非增值环节的代表就是物流作业,搬运、码垛等工作的成本虽然附加在最终产品上。但是,以人为主导的物流不仅需要车企承担大量的人力和传统设备成本,复杂的物流系统也很容易因一些小的失误产生障碍。

    工业机器人一方面可以提高生产效率,另一方面,在替换掉传统的人力和设备后,企业几乎可以降低甚至免除相应成本。

    但在前途一片光明的“毛利密码”背后,汽车行业的工业机器人另一些现状同样值得关注:

    在“手”的使用上,无论主机厂还是零部件厂,大都集中在生产制造环节,在物料的分拣与交换上,还是需要人力或传统设备;

    在“腿”的使用上,零部件物流等非增值环节的渗透率,远大于生产制造等增值环节——即使是自动化率最高的主机厂,很多车企也会选择先从零配件物流进行升级。

    那么问题来了,既然“机器换人”、自动/智能化产线的效用如此明显,为什么车企们却没有在全生产环节内铺开机器人呢?

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    在主机厂四大工艺里,机器人通常只在其中四个环节使用  信息来源:Data Science数据库

    立方知造局多方了解到,目前主要有技术、工艺、成本三方面原因:

    技术上:

    工厂的生产加工由多段工序组成,每个工序之间需要接驳和转运。单纯的运输环节,现在的AGV和AMR已经能完全满足需求,但如果涉及到分拣和空箱、满箱间的交换,即使是当前装配机械臂的AMR——复合机器人,与人相比还是有一定差距。

    工艺上:

    以主机厂的总装车间为例,包括玻璃、仪表板在内的成千上万种零部件,组装工艺复杂,甚至需要员工在产线上爬来爬去才能完成,机器人并不能完全替代;另一方面,每条产品线的实际情况不一致,需要不同的机器人才能支撑。

    成本上:

    出于上述技术和工艺的制约,一个普通主机厂即使只将四大工艺上的输送线用AGV替换,ROI至少在3—5年。而从属于制造业的汽车生产,产线升级的ROI一般要在3年以内才属于企业较能接受的范围。

    工业机器人在汽车行业的遭遇具有一定的普适性,位于上海的制造业企业处于红利消退漩涡的中心地带,一些企业并非没有升级的动力和实力,但不免由于复杂的生产环节改造,或是长周期的ROI等原因逡巡不前。

    但疫情的到来却将“无人化”思潮在现实里快速推演到极致。我们已经看到,有着工业机器人助力的企业,正在复工复产、保障供应链中发挥着巨大作用。

    在疫情之后,当越来越多的企业愿意付出时间和成本进行改造,那么机器人企业也将在技术与产品上做出革新——曾经“机器换人”、黑灯工厂面临的阻碍,会在一次次上下游的压力双循环中,被逐渐消解。

    3、疫情后的转向趋势

    当上海产业链摆脱停摆阴影、顺畅运转后,很多由于疫情导致人手紧缺,无法开工的企业会重新思考机器人与人工的配比,更好地去调整、更换自动化生产线,来配备更多的工业机器人。

    立方知造局向某减速机企业高管了解到:

    随着国产机器人与核心零部件生产制造能力及产品质量的不断提高,产品造价大幅降低;

    人工成本却会因为物价等因素的影响而节节攀升——此消彼长之下,对于可以进行机器人替代的产业和企业,在疫情过后会加大投资、腾笼换鸟,更好地分享机器人国产化后产生的效率和成本红利。

    事实上,这一趋势远比预想中来得更加迅速,快仓品牌公关负责人周元英告诉立方知造局:

    自新冠疫情发生以来,国内外咨询移动机器人产品的企业,以及相应的订单额都在持续增长——以前,制造业企业更倾向于从ROI角度考虑,是否在工业机器人的投资上及时出手;而现在,他们会更快做出决策,因为使用机器人是兼顾疫情防控和稳产高产的极少数有效解决方案。

    上海也为即将出现的工业机器人扩产潮做好准备:在第二批复工复产白名单中,ABB、发那科、中科新松、新时达等机器人企业被囊括在内。

    一些机器人企业因为B端客户在疫情下的生产中面临的实际问题,对产品、技术做出相应的预判和调整。立方知造局总结出以下几点:

    在移动机器人领域,针对疫情下很多企业需要快速部署和及时维护,却受制于出行困难等现实因素,正在出现工具化、标准化、??榛?ldquo;新三化”趋势。

    工具化:

    头部机器人企业正在涉及包括硬件和软件在内的“极简式”工具包,未来当客户拿到移动机器人产品后,将可以在远程指导下自行完成软硬件设置。

    同时引入工程师远程操作,加强物联网与大数据技术的融合,减少人工运维。

    标准化:

    疫情期间,机器人的使用需求有时非常紧急,如果遇到厂商因封控不能前往现场的问题,除了上面提到的远程部署运维外,另一条可能的路径是——整个机器人行业做好产品指标、测试方法等方面的标准化。

    在这些指标、方法、工具形成统一标准后,未来大型企业可以自设智能设备管理岗,而中小企业可以就近寻找相应的智能设备管理公司。

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    行业发展早期,移动机器人的内部结构复杂,组装与拆卸都较为困难。而近两年尤其在疫情封控催逼下,??榛杓埔丫晌魅诵幸的诘闹髁鞣⒄骨魇?。

    模组化、外露式的设计,可以实现组件的快拆快换,比如60秒拆轮子、15秒换电池等,大幅提高运维效率。

    在实际生产制造环节更多用到的工业机器人——也就是机械臂领域,则更重软硬件、云数智结合下的无人化生产,也可分为“三化”:少人化、集控化、一键化。

    少人化:

    操作岗位、尤其是“危脏差”类,实现机器人替代操作,这样不仅可以实现精确的操作控制,降低成本,也能够保障人员安全以及环保要求。

    集控化:

    机器人设备可以远程监控,也就是将机器人上装配传感器,实时的工作状态、各项参数上传到云端集中监控,管理者可以通过手机等设备实时检查,及时处理。

    一键化:

    对于复杂产线或重工业而言,传统的做法是一条产线配备多个控制室,而未来,当机器人代替接管生产后,可以做到单条产线甚至多工序产线只配备一个控制室。这样可以让更多员工离开现场,以远程方式一键下达指令。

    4、尾声

    上海敲响6月1日的零点钟声后,路障被拆除,车流涌动,日常生活正在有序恢复——我们熟悉的上?;乩戳?。

    随着复工复产白名单陆续出炉,上海实体经济的制造业支柱之上笼罩的阴云也在消散。从工业机器人这一个侧面看去,我们也能清晰察觉——上海,这个中国制造与智造拼图的核心板块,正透露着新生机。

    中国制造业的规模优势仍在持续和扩张。政策引导之下,得益于基础设施、产业配套的完善,上海也仍然具备成为制造业基地的吸引力,并且在不断形成创新型制造能力——智造。

    疫情将某些本可以随着时间推进逐步解决的细小矛盾引爆,比如停摆之下遭受威胁的供应链,以及受困于ROI的工业机器人普及。

    好在“黑天鹅”的羽翼下,危与机并存:“机器人换人”的思想、技术和产品,又被向前推进了一大步。

    参考资料:

    中国宝武智慧制造“四个一律”评价标准 - 宝武钢铁

    全力以“复”!海立有序推进复工复产 - 产业在线ChinalOL

    上海电气“星云智汇”平台助力复工复产跑出加速度 - 上海市国资委

    数制融合上海电气「星云智汇」助力复工复产跑出加速度 - 同花顺财经

    改革开放40年中国制造业竞争优势的转变 - 李晓华 李雯轩

    探秘上海“黑灯工厂”!机器人造车,也造“自己” - 新民晚报

    工业机器人助力 宝钢万名留厂员工的二十五天 - 第一财经

    点赞上海无人工厂:“化危为机”早有预案 - 文汇报

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