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未来无人工厂:只有机器人还不够 还要AGV

转载 2016-03-02 09:34 机器人网 来源:机器人网

  不知道你是否曾经有这样的错觉,只要有了机器人,生产线立马变得高大上,工厂就进入了工业4.0时代。实际上,这还远远不够,至少AGV是不可或缺的。
  工业4.0时代的工厂应该是怎么样的?让我们试着在脑中勾勒出这样的画面:工厂里,人、机器和资源如同在社交网络里一样沟通协作。产品能理解制造的细节以及自己将被如何使用。同时,它们能协助 生产过程,回答诸如“我是什么时候被制造的”、“哪组参数应该被用来处理我”、“我应该被传送到哪”等等问题。工厂拥有智能移动、智能物流和智能系统网络,从生产到最后的产品回收服务,都能实时监控。而实现智能物流的硬件设备正是现在机器人领域不那么受重视的AGV。

  无人自动搬运车(Automated Guided Vehicle,简称AGV) 指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,工业应用中不需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为,或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线,电磁轨道黏贴於地板上,无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。
  由于核心技术缺失的限制,广泛应用的平面关节型机器人和多关节型机器人的国产品牌占有率仅为10%左右,AGV作为国产工业机器人的翘楚,国产化达到了78.13%,也已经做到了全球领先的水平,据了解,不管是国内还是国外,汽车总装只要用AGV模式的,几乎都是新松的产品。工厂里用哪种AGV更好
  AGV从发明至今已经有50年的历史,随着应用领域的扩展,其种类和形式变得多种多样。常常根据AGV自动行驶过程中的导航方式将AGV分为以下几种类型:
  1、电磁感应引导式AGV
  电磁感应式引导一般是在地面上,沿预先设定的行驶路径埋设电线,当高频电 流流经导线时,导线周围产生电磁场,AGV上左右对称安装有两个电磁感应器,它们所接收的电磁信号的强度差异可以反映AGV偏离路径的程度。AGV的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的转向,连续的动态闭环控制能够保证AGV对设定路径的稳定自动跟踪。这种电磁感应引导式导航方法目前在绝大多数商业化的AGVS上使用,尤其是适用于大中型的AGV。
  2、激光引导式AGV
  该种AGV上安装有可旋转的激光扫描器,在运行路径沿途的墙壁或支柱上安 装有高反光性反射板的激光定位标志,AGV依靠激光扫描器发射激光束,然后接受由四周定位标志反射回的激光束,车载计算机计算出车辆当前的位置以及运动的方向,通过和内置的数字地图进行对比来校正方位,从而实现自动搬运。
  目前,该种AGV的应用越来越普遍。并且依据同样的引导原理,若将激光扫描器更换为红外发射器、或超声波发射器,则激光引导式AGV可以变为红外引导式AGV和超声波引导式AGV。
  3、视觉引导式AGV
  视觉引导式AGV是正在快速发展和成熟的AGV,该种AGV上装有CCD摄像机和传感器,在车载计算机中设置有AGV欲行驶路径周围环境图像数据库。AGV行驶过程中,摄像机动态获取车辆周围环境图像信息并与图像数据库进行比较,从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策。
  这种AGV由于不要求人为设置任何物理路径,因此在理论上具有最佳的引导柔性,随着计算机图像采集、储存和处理技术的飞速发展,该种AGV的实用性越来越强。
  此外,还有铁磁陀螺惯性引导式AGV、光学引导式AGV等多种形式的AGV。
  智能制造企业为何选择AGV
  1、工作效率高
  传统的叉车和拖车作业,需要有人驾驶。而叉车或拖车司机在工作期间需要吃饭喝水、休息,还可能发生怠工等影响作业效率的事件,另外,叉车和拖车工作到一定 时间还需要开到充电间进行充电,导致实际工作负荷不足70%;而AGV作为自动化物料搬运设备,可在一两分钟完成电池更换,或者自动充电。可实现近乎24 小时的满负荷作业,具有人工作业无法比拟的优势。
  2、成本费用较低
  近年来随着AGV技术的发展与成熟,AGV的购置费用已降低到与叉车比较接近的水平,而人工成本的不断上涨。两者相比较,少人化、无人化的改革的工业转型升级优势日益明显。
  3、节省管理精力
  叉车或拖车司机作为一线操作人员,通常劳动强度大、收入不高,员工的情绪波动较大,离职率也比较高,给企业管理带来较大的难度。而AGV可有效规避管理上的风险,特别是近年来频现的用工荒现象。
  4、可靠性高
  相对于叉车及拖车行驶路径和速度的未知性,AGV的导引路径和速度却是非常明确的,定位停车精准。因此,大大提高了物料搬运的准确性;同时,AGV还可做到对物料的跟踪监控,可靠性得到极大提高。

  5、避免不必要的产品损坏

  AGV可大大减少叉车工技术上的失误或者野蛮操作对产品本身及包装箱的损伤风险。
  6、较好的柔性和系统拓展性
  AGV控制系统可允许最大限度地更改路径规划,具有较好的灵活性。同时,AGV系统已成为工艺流程中的一部分,可作为众多工艺连接的纽带,因此,具有较高的可扩展性。
  7、成熟的控制系统管制
  AGV控制系统可让控制规划AGV运行路线,分配小车任务,对小车运行路线进行交通管。减轻对员工的管理负担的同时又对场内生产环境进行管理,避免叉车以及员工进行工作时的不规划性,导致交通堵塞、物料堆放杂乱等现象。
  8、安全性高
  为保证AGV在运行过程中自身安全、现场人员及各类设备的安全,AGV采取多级硬件、软件的安全措施。
  2015年中国AGV市场规模达5亿元人民币
  AGV在制造业应用中以其高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务,并且可多台AGV组成柔性的物流搬运系统,搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而及时调整,使一条生产线上能够制造出十几种产品,大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。AGV作为基础搬运工具,AGV的应用深入到机械加工、家电生产、微电子 制造、烟草等多个行业,生产加工领域成为AGV应用最广泛的领域。但并未在以上机器人数据统计口径之中,根据新战略机器人产业研究所的跟踪观察,AGV机器人产业2015年实现平稳发展的同时有部分应用领域增长迅速。2015年国产AGV机器人增长4280台,较去年同比增长34%,其中AGV产品销售占比51%,AGC占比45%,激光叉车仅占4%的销量。2015年AGV市场新增需求主要来自 汽车、3C、电商、烟草行业,其中汽车制造业仍然是最为主要的市场。汽车应用领域趋于成熟,也是用量最大的领域,新建汽车厂拉动较为明显,诸如佛山一汽大 众新厂、成都神龙新汽车厂的建成对AGV增量贡献明显;其次在电商领域的应用也有不错的表现,2015年一些电商建设物流基地,对AGV需求较为旺盛;再 者,在3C电子制造业领域也是需求明显,特别是家电制造。未来三年,流通物流领域和3C电子制造领域对AGV需求将有突破性的进展,增长速度将超过 45%,行业将引领快速的发展时期。2015年AGV市场规模大约为5亿元人民币,较去年增长20%。

  中国AGV市场:利润缩水 行业整合趋势明显
  同质化与价格战导致利润缩水
  2015年市场主要活跃的AGV机器人企 业主要有60家左右,在国内AGV市场占据90%的市场,外资AGV机器人品牌进入中国市场的时间并不算晚,但由于此前中国AGV应用市场尚未真正打开,因此外资品牌并没有花太多的精力挖掘这一市场,而这恰巧给了国内AGV企业抢占先机,扎根立足国内市场的机会。此外,国内AGV机器人高性价比优势以及为 客户提供的个性化服务也是国产厂商取胜市场的关键因素。据了解,在同类产品中,外资品牌的价格比国产品牌的价格高至少达到50%以上,有些甚至高出 100%。
  但是正是因此,国内企业的一哄而上造就产品的同质化与价格战。2015年部分AGV产品均降价15-25%左右,整体行业利 润不断缩水。目前AGV机器人的主要配件材料基本都需要从国外进口,成本控制难度较大,但业内有部分企业为了拿订单、抢市场,不惜牺牲产品质量,以达到节 约成本、降低价格的目的,给同行带来生存压力,不得不降价销售,这直接导致AGV行业的平均利润不断缩水。2015年AGV单品毛利润平均达不到不到 20%。
  行业整合趋势明显
  任何一个产业发展到一定阶段都需要整合,AGV机器人产业整合提早到来,主要方式为横向整合,主要表现为资本整合,2015年从井源被收购到华晓被收够则体现了这一趋势。还有部分的企业都在谋求资本整合。在AGV领域目前没有自上而下的垂直产业链整合。
  产业整合是大势所趋。在这个趋势面前,具体厂商的命运,顺畅逆亡,没有商量余地;在这个过程中,重型产业,唯大且强者能生存下来;必须超越产品和生意的经营理念,从产业的角度思考问题。
  行业标准难统一制约产业发展
  目前我国AGV技术标准的制定明显落后于行业发展,导致产品层次不齐。共同建立健全完善的AGV服务体系只行业目前亟待解决的问题。对于AGV的市场而言,一旦服务做不到位,用户对AGV产品的信心就会下降。
  核心零部件与技术制约
  目前,国内很AG制造商基本上除了山寨仿造一些简单产品之外根本没有自己的技术,更谈不上核心技术,只是买来一个廉价的方案和配件就开始着手组装制造,AGV产品在多种环境下应用的功能性和稳定性得不到任何技术保障,也无法对现有AGV进行技术性升级。
  其次,核心部件,包括一些控制系统、核心算法、电机、电池和激光头,这些优质部件基本掌握在国外,国内企业需花更多的成本在这些产品上。
  工业4.0
  “工业4.0”是一个德国政府提出的高科技战略计划,概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。“工业4.0”也被人称之为是以智能制造为主导的第四次工业革命。
  机器人是什么
  机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。

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