“机器换人”给制造业带来全新面貌(图)

2019-08-03 10:54

  在凤岗嘉辉五金塑胶有限公司的生产线上,以往的冲压工序,要先由2名工人合力抬起重达15公斤的正方形铁板放上冲床,再由工人调整铁板的位置,随后冲床从上到下一声猛烈地撞击,工人再合力抬下铁板,交给等待在旁的另外2名工人进行攻牙和放钉才算完成。一天的时间里,4名工人要弯腰2000多次来重复这些机械、枯燥的动作。

  繁重而且重复的工序已被231台、可360度旋转进行抓取、搬运、攻牙、放钉的六轴机器人手臂取代,工人在旁边看守操作。

  嘉辉公司技术工人在安全区外操作机器人。

  如今,这一工序已被231台、可360度旋转进行抓取、搬运、攻牙、放钉的六轴机器人手臂取代,整个工序最多耗时11秒。

  像嘉辉公司一样,东莞众多制造业企业已在生产线的一个或几个工序,率先应用机器换人。

  此外,全球经济持续向好催生的订单需求,也使得东莞制造业企业更加认识到机器换人所带来的技术红利。

  虽然大部分传统企业离真正意义上的机器换人还有一段距离,但是对局部生产线智能化改造的积极投入逐渐在业内形成示范作用。相较于此前囿于机器换人的资金瓶颈,他们又面临哪些新的问题?

  数据

  自2014年起,东莞连续3年每年2亿元支持企业机器换人。

  截至2015年一季度,东莞经信部门已经收到机器换人专项资金有效申报项目505个,总投资42.6亿元。

  根据初步统计,这些项目完工后,预计可减少用工超3万人,单位产品成本平均下降12.5%,平均合格率从89.3%上升至96.6%。

  机械手单位产量比原先提升四五倍

  三个步骤所需人数只是传统工序的2/3,而一个作业班组的产量由传统工序的每天800900件提升到30003900件,产量比原先翻了45倍。

  去年8月,《东莞市机器换人专项资金管理办法》印发,明确从2014年起,连续三年在科技东莞工程专项资金中每年安排2亿元,用于推动企业实施机器换人。

  从去年9月申报至今,东莞推动传统产业和优势产业机器换人应用项目已达505个,减少用工30400人。根据东莞市经信部门的统计,东莞应用机器换人最广泛的产业集中在电器机械、电子信息、包装印刷等,取代的大多涉及焊接、喷涂、冲压、搬运、裁切等具有危险性或格外耗费人力的岗位。

  2011年7月,给IBM、惠普、佳能等跨国企业做代工的嘉辉公司就已在危险系数较高的五金冲压生产线上安装测试了第一台六轴机器人手臂。

  嘉辉公司隶属于嘉利集团,1985年在东莞设厂,从一间三来一补企业发展成香港上市公司,从最初的人口红利时代,到半自动化的技工时代,如今也已迈入智能化机器人时代。

  嘉辉所使用的六轴机器人手臂购自日本川崎,它们可以做出360度无死角的动作。但是从日本运载回来后,要真正高效率地应用在生产线上,还需要与工厂原有冲压设备进行长时间的磨合,即联机调试的二次开发,比如高度、角度、速度、运行轨迹的数据研发设计等等。

  嘉利集团执行董事兼总经理赵凯就负责这一工作,赵凯和他的团队要不停地在生产过程中计算出不同工序的运行轨迹数据,再将同样的经验应用到更多的工序。

  截至目前,嘉辉公司已将231台六轴机器人手臂,应用在冲压、弧焊、烧焊、攻牙等工序中。

  这些工业机器人手臂大小不一,分为6公斤、10公斤、50公斤、130公斤不同重量级,分别完成不同的OEM国际订单产品。它们的应用使得车间劳动力结构发生了前所未有的变化。

  运输材料的普工,基本上不再是招聘难题了。赵凯说,以前搬运一块铁板上冲床,至少需要两人,碰上规格较大的铁板更需要四个人合力,倘若不留神,搬运工人的手臂都有可能被冲床压到。

  现在,每三台机械手臂都实现了联机设计:第一台机械手臂抓起铁板,伴随着上臂、前臂、腕、手的协同运作,铁板即被精确地放在冲压的位置,第二台机械手臂就将冲压好的铁板放到到冲牙设备上,第三台机械手臂这时就可以将铁板进行放钉了。

  赵凯说,低重量级的手臂完成整个流程只需要910秒,高重量级最多也就11秒。如今,三个步骤完工的所需人数只是传统工序的2/3,而一个作业班组的产量由传统工序的每天800900件提升到30003900件。也就是说,在同样的时间里,产量比原先翻了45倍。

  机器换人使企业产品质量得到提升

  通过实施机器换人扩大产能后,产品不仅减少次品率,合格产品不论是在精度还是外观上都得到了提升。

  近年来,人工、用地、原材料生产成本的大幅提高,东莞不可避免地出现产业迁移的现象。

  然而,从2014年下半年开始,全球经济持续向好,企业订单普遍上涨,一些企业订单更是翻了五倍多,用工难题也更加凸显。

  嘉辉公司的订单平均每年以20%的速度增长。近几年,不断有人建议嘉辉公司把工厂搬到东南亚,但权衡再三,嘉利集团主席何焯辉拍板留守,实施以机器换人向制造业高端攀升策略。

  嘉辉公司这231台机器人手臂,算上直接投资、二次开发和后期维护,目前已投入5000万。虽然花费不菲,但是何焯辉还是以嘉利集团的名义授意赵凯继续追加投入。

  赵凯本人说起机器换人给工厂带来的新面貌,显得非常自豪。

  赵凯说,像冲压车间一样,实施机器换人后,烧焊车间的性价比也越发凸显。原先,焊接工序的工人需要持有国际焊接资格证,这是IBM、HP等国际大客户在下单时对产品标准所提出的硬性要求。

  一个普工的人力成本现在已上升到6万元,而一个拥有国际认证的熟练师傅,工厂需支出认证费5万元,用人成本达15万元以上。赵凯说,但是培训出来的员工还经常流失。而应用焊接机器人后,只要招一个普工,经过简单培训就可以上岗。

  据测算,机器换人一年能为嘉辉节省1300万元的人力成本,工人由原约550人减至约180人。

  赵凯说,尤其是接到大批订单时,6条冲压生产线通过调试联机、编程设计,可以长时间不间断自动完成生产不同工序的产品,甚至可以24小时运转。

  赵凯还意外发现,机器换人使得研发一套联机智能操控系统变为可能。车间里所有机器人手臂和冲床设备都可以利用这套程序生成数据,进行柔性连接,如果一台设备故障不仅马上可以提醒后台的监测人员,还可以智能启用新方案,绕过故障设备继续生产。更重要的是,通过这套系统研究数据方案,可以降低空转造成的无效功率,从而实现大幅节电,原先两个工厂每个月吃掉70万80万度电,如今可将用电控制在50万度以内。

  同样地,位于清溪镇的广东粤林电气股份有限公司也是基于这样的思路大力实施机器换人。

  粤林电气年产值2亿元,以代工高端电脑机箱闻名,一个机箱的售价高达3000元甚至上万元。

  去年下半年开始,欧美经济向好,粤林电气目前的订单量已翻了5倍。但是这个有着1200名工人的公司里,一半都是90后,他们不爱熬夜加班,动不动就辞职不干,这让粤林电气董事长田永超颇为头疼。

  4月中旬,田永超投入1000万元采购了80套智能机械手,目前已有5台机械手在工厂的冲压车间进行了装机调试。

  高端机箱开模具300万元,不同的订单要频频换模具,赶工难免也会出现生产事故,工人也不好管理。田永超说,实施机器换人后,危险的工序让机器人做,不仅无需担心工伤,而且机器人可以开足马力24小时不眠不休,完全不用考虑工人加班的极限。

  嘉辉公司和粤林电气通过实施机器换人扩大产能后,原先的生产线工人又重新得到了提升,升级为机器控制员。所生产的产品不仅减少次品率,合格产品不论是在精度还是外观上都得到了提升。

  何焯辉说,对于国际大客户来说,机器人生产线更是企业实力的体现,这也是对一个企业产能、工艺、品质的展现,从而得到信赖和认可,是企业自身价值的提升。

  扶持要重在综合配套服务

  政府应实时评估对企业的金融政策、税收优惠、人才培养等综合产业环境提升的扶持效果,并进行调整。

  除了大企业对机器换人表现出迫切的愿望外,受制于资金瓶颈的小微企业有着极大兴趣。

  位于石排镇的新爵塑胶制品厂,一直招不到合适的工人,迫使这个年产值只有1000万元的小微企业今年也投入了100万元更换了3台智能打孔设备,以往需要3个工人完成的工序,如今只需要1个人巡视就可以连续生产。

  根据市经信部门的调研,企业开展机器换人投入较大,成本回收可能需要35年,很多小微企业不一定具备资金实力。

  即使没有补贴,我们也要进行机器换人。作为小微企业的负责人代表,杨宏说,机器换人是大势所趋,如果一个企业想继续干下去,企业负责人自然有觉悟开展机器换人。

  大企业对产能和工艺的要求,早些年就实施了机器换人。东莞理工学院机械学院一位负责人说,有无补贴,丝毫不影响大企业对机器换人的推进。

  该负责人说,按照以往对任何一个行业的扶持经验,政府为提振一个行业所发放的补贴,往往会扰乱企业间的公平竞争,反而发挥不了应用的效果。

  该负责人建议,政府还是应该加强扶持政策的顶层设计,关键是综合配套服务。直接补贴解决不了根本的问题,功夫还是应放在平时。政府应实时评估对企业的金融政策、税收优惠、人才培养等综合产业环境提升的扶持效果,并进行调整。

  田永超和杨宏均认为,政府对机器换人的资金补贴起到的是锦上添花的作用,对于企业还是重在平时的综合服务配套的落实。

  去年欧债危机最严重的时期,我的很多做实业的朋友都被金融机构催还贷款,金融机构只要看见风吹草动就很不淡定,不给企业信心,资金链一断裂企业就得倒闭。田永超建议,政府应该从综合产业环境上扶持企业机器换人,增强对企业对从事实体经济的信心。

  同时,嘉辉公司也建议,机器换人是一项系统工程,不能完全取代劳动力,更需要有足够的人才来从事操控工作和支撑二次研发。因此,除了事后奖励补贴,建议政府着手提供培训扶持,并让技术人员到国内或国外机器换人先进地区进行实习提升。

  据了解,东莞每年2亿元的机器换人专项资金补贴,遵循宽进严出的精神,不仅取消了纳税门槛,还开放24小时申请,企业只需网上提交资料,经信部门就会派人员前往现场审核。资金如何更高效地发放,如何更广泛地惠及中小企业,我们还将继续研究。市经信局相关科室负责人说。

  观点

  机器换人本质

  是生产流程再造

  人工成本急剧攀升,挤占了制造业原本就不大的利润空间,机器换人成为东莞工业转型升级和经济提升的重要举措。

  首先,从表面上看,机器换人最直接的作用在于缓解用工荒,减轻企业招工难的问题。通过应用自动化、智能化、集成化生产设备,提高生产效率,节约企业的人力成本。

  其次,机器人能达到手工操作难以企及的精度和准度,一方面提升产品品质,另一方面使单位时间的产品产量成倍或数倍增加。同时,还能减少安全事故隐患,改善生产环境,节约了生产空间,最终企业经济效益得到提高。

  据东莞理工学院机械学院相关人士观察,目前东莞制造业企业所谓的机器换人,只是一种新提法,本质是技改,少部分企业应用物联网实现传统设备与智能机器人手臂的协作。但是真正意义上的机器换人,不是单纯地引进一条先进的的生产线,而是从一开始就将生产管理、人力资源管理和信息化管理等软件,与生产线的硬件进行同步规划。机器换人的本质,不是像前两次工业革命那样简单地用机器生产代替人工劳动,而是将先进的生产技术纳入到整套的生产管理体系中去,实现生产智能化、决策科学化。工业化和信息化的深度融合。

  在人口红利逐渐消退的时代,机器换人带给企业的不仅是质变,更是智变。信息时代基于大数据对制造业整个生产流程的再造以及向曲线两端的攀升,这才是机器换人给制造业带来的真正跨越。

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