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美商加快工业自动化步伐以提高全球竞争力

美国企业面对机械操作员人手短缺、交货期须进一步缩短,以及渴望可与海外操作员竞争等因素,正致力提高自动化水平,同时将机械人技术进一步整合至生产线上。

照片:川崎计划整合人工作业和机械人作业。
川崎计划整合人工作业和机械人作业。
照片:川崎计划整合人工作业和机械人作业。
川崎计划整合人工作业和机械人作业。

参加芝加哥自动化展2015(Automate 2015)的多位机械人技术专家表示,由于劳动力锐减、全球竞争加剧、部分行业又掀起生产活动「回流」风潮,北美地区生产商纷纷增加投资以提高工业自动化水平,藉此保持竞争力。总体而言,为期4天的自动化展显示了最新的生产技术,吸引来自美国中西部工业中心及其他地区的访客进场参观。

尽管美国国内市场能源成本下跌,但当地制造商却开始意识到节能技术的益处,而在自动化展,多家参展商展出「协作」机械人。协作机械人能够与操作员安全互动,不但可提高生产效率,而且毋须使用较占空间的安全护栏。此外,参展的制造商与往常一样,积极强调他们致力满足客户需求,生产出效率更高、成本更低的机器,力求做到事半功倍。

「协作」机械人是本次展会重点介绍的一项关键技术。这类机械人不仅可以与其他机械人互动以完成更复杂的任务,更重要的是可以安全地与人类操作员共享工作空间。总部设于密歇根州的KUKA Robotics Corporation销售和市场营销副总裁James Cooper说:「协作技术无疑已成为业内热门话题。越来越多客户正尝试取消安全防护措施。

「在不少应用领域,厂商都希望能利用机械人做部分工作,但同时也需要工人在同一工场内完成其他工作,理想情况是人类操作员能够与机械人一起执行任务。」

丹麦的Universal Robots公司是协作机械人领域的领先企业。公司发言人称:「最大的革新在于机械人周围不再安装护栏,机械人可以在不设任何防护的情况下与工人一起工作。协作机械人装有内置安全系统,如果撞击到某样物体便会停止运作。所有机械人均经ISO认证。

「撤走机械人安全护栏为实现工业自动化创造更多机遇。许多工厂难以装配机械人参与作业,因为通常需要在机械人周围搭建巨型护栏。此外,机械人应不能提起超过10公斤的物体,如果负荷超出这一限制,应用系统本身开始变得危险,必须加设护栏。

「当然,必须开展风险评估。如果需要机械人操作喷灯、刀片或其他工具,理所当然应该设置护栏。是否采取安全防护措施取决于整体应用系统,机械人并非单一要素。」

如果生产过程中需要用到功能更为强大的大型机械人,同样可以通过除去安全防护而节省工厂空间。总部位于密歇根的川崎机械人公司(Kawasaki Robots)软件工程师Brian Carpenter认为:「影响工作空间的其中一项重要因素是操作安全。传统作业环境下,必须确保安全护栏范围大于机械人工作范围。现在,软件技术可以将机械人置于限定范围内,缩小护栏范围。」

除了缩小工作空间外,美国制造商亦开始意识到节能技术的效益,尽管当地电力成本已较其他地区为低。谈到这一点,Carpenter表示:「我们发现『绿色环保』正日益成为关注焦点。例如,川崎的码垛机械人拥有电力再生功能。当机械人减速运作,电力不会通过排热的方式耗尽,而是输回电网。」

日本三菱电机(Mitsubishi Electric)产业营销经理David Kaley也证实市场开始越发重视节能功效:「能耗是客户最为关心的头两大问题之一。

「如果一小时内某一时间点出现用电高峰,那麽一整个小时都会按峰值用电量进行收费。如果可以找到日常运作中的耗电峰值,消除用电情况的大幅上落,很快就能获得投资回报。

「如果发动机停止运转,电力将传回生产线并产生噪音,出现谐波失真现象。如果不加以处理,最终电力公司将收取额外费用。我们的变频控制器和运动控制器能够在电力输回系统之前实现重用。

照片:Onexia的劳工节约型技术。
Onexia的劳工节约型技术。
照片:Onexia的劳工节约型技术。
Onexia的劳工节约型技术。
照片:KUKA展示协作机械人。
KUKA展示协作机械人。
照片:KUKA展示协作机械人。
KUKA展示协作机械人。

「我认为欧洲客户更早对节能功效产生兴趣,现在北美企业了解到节能功效有助工厂节省大笔开支,因此表现出浓厚兴趣。假设某厂房每月电费开支高达100,000美元,使用节能技术后每年可以节省20,000美元。事实上,只要稍加调整,便能削减成本,幅度之大,并非不可冀及。」

美国机械买家对产品能耗日渐重视,但亦有部分人士认为其他因素更为紧迫。Cooper说:「就我向全球各地同仁了解到的情况来看,相较美国市场,欧洲市场对能耗问题更为关注。

「我们注意到市场动态开始出现变化。劳动力老化问题成为热门议题,劳工人口青黄不接。现在,越来越多工厂开始应用自动化技术,因为企业需要生产零部件,却请不到足够工人来操作机械。」

Kaley亦指出客户难以聘请合资格员工:「制造商似乎无法找到足够的熟练工人,所以我们并不是要抢走工人的饭碗。现在,一名操作员可以负责运作整台机器,而过去则需要3至4名工人,不过现在人手短缺。」

有鉴劳动人口锐减,工资水平高企,故此即便电力费用跌至历史低位,北美厂商依然面对重重压力,必须提高产量、缩减成本,才能与海外厂商竞争。这一层压力亦传到机械设备生产商身上。

Macron Dynamics Inc是一家总部设于宾夕法尼亚州的皮带传动线性机械人制造商,其全国销售经理Michael Guinta说:「多年前,产品价格是主要驱动因素。现在看来,机器运作效率及生产速度已成为首要目标。客户追求的是高效。

「不少企业纷纷表示:『这个生产流程目前耗时5秒,希望能够缩短到1至2秒。』这似乎已成为美国业界的驱动因素。

「我们的标准交货时间是7天,速度远超竞争对手。我们公司亦尽量为客户量身订制产品,力求满足所需。我们发现客户都希望在最短时间内获得十分符合其要求的订制产品。」

Paletti USA是一家总部位于宾夕法尼亚州的铝挤型产品制造商,公司区域销售经理Charlie Harris亦注意到交货速度再度成为瞩目焦点:「我们发现不少厂房逐步迁回美国本土,以前迁往中国的大批制造活动开始回流。制造企业一旦重返美国市场,就必然要建立新厂房,而机器周围需要安装新的防护设备,这就为我们带来商机。

「客户要求缩短产品交付时间,希望取得更具创意的解决方案。之前或许会有4至6周的交货期,但现在已然行不通,客户要求最迟第二周就要交货。我们必须确保库存充足,方能满足客户的相关要求。」

除了缩短交货期,提高生产效率,制造商亦有必要减少停机时间。Kaley表示,客户正利用三菱电机的电力监控系统减少停机次数。他说:「如果机器耗电量突然增加,意味着可能出现故障,应该安排设备维护。」事实上,突然停机所花耗的成本最为高昂。

总部设于密歇根的Harry Major Machine 是一家订制输送机和起重机制造商,公司总裁H Curtis Major 表示,越来越多客户要求机械设备尽量减低停机机会。他介绍其无电缆起重机系统的优点时指出:「吸引客户的特点是如果没有电缆,便毋须进行电缆维护。电缆最终都会老化。如果厂房属于每天24小时不停运作,生产线无法停运。若电缆断裂,要更换就大费周章。」

在美国,生产能力大幅提升,却揭示当地制造企业所使用的设备,较其他市场所使用的生产系统落后。总部设于日本的IAI America公司销售总经理Mark Takarabe说:「我发现美国市场对高速自动化应用系统的需求十分殷切,气缸产品同样广受欢迎。

照片:芝加哥自动化展: 美企加快工业自动化步伐。
芝加哥自动化展: 美企加快工业自动化步伐。
照片:芝加哥自动化展: 美企加快工业自动化步伐。
芝加哥自动化展: 美企加快工业自动化步伐。

「日本企业已纷纷开始将气动系统转为全电动系统,这一转变令生产周期更短,且中间毋须停工进行调整。气动装置使用寿命较短,亦会出现漏气现象,导致成本上升。电动装置则更为高效,兼且可以节省电力开支。」

特约记者James O’Donnell芝加哥报道

资料提供 图片:香港贸发局经贸研究
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