1、1基于工业机器人的自动化生产技术应用摘 要：现今我国劳动力越来越稀缺，人工成本大幅上升，制造企业利润率不断下降。企业面临着巨大的经营成本压力。工业机器人作为一种先进制造技术，为工业自动化发挥了巨大作用。本文介绍了工业机器人技术国内国外的发展和应用情况。通过工业机器人技术的实际应用减少生产线人工，实现生产自动化。为企业减缓人工成本压力，带来经济效益。 关键词：工业机器人 自动化技术 一、引言 人口众多、劳动力成本低廉是我国这几十年制造业飞速发展的助推器。但是这几年，用工荒问题越来越突现。根据国家统计局数据显示，我国人口增长率 1984 年达到顶峰，2000 年后开始迅速下降。到 2017 年，将
2、出现负增长， “人口红利”将消失，劳动力将越来越稀缺。2008 年政府实施新劳动法后，劳动力成本大幅提升。这促使了一些大型劳动密集型制造企业转移到劳动力成本更加低廉的东南亚各国。体育用品巨头阿迪达斯、耐克相继搬迁，关闭了其在中国的工厂。中国已经不再是一个廉价的制造国。经济大环境发生了变化，国内制造企业更应重视提升生产线自动化水平，重视少人化精益改善。 2011 年，富士康对外宣布将引入 100 万台“机器人” ，开始大规模的在生产线推广应用机器人。通过应用机器人自动化技术替代人工作业方2式来实现减少生产人员数，消减人员定编，以此从根本上解决“用工荒”问题，缓减大幅上升的劳动力成本。 二、工业机
3、器人应用发展 目前国内外机器人自动化技术发展迅速，应用非常广泛。不同的机器人应用领域不同，尤其是工业机器人，在制造行业中广泛应用。工业机器人是自动执行工作的机器装置，它可以按照预先编排的程序运行。工业机器人的应用主要目的在于削减人员编制和提高质量稳定性。日本素有“机器人王国”之称，在 1967 年从美国引进第一台机器人。1976 年以后，随着制造业的快速发展和市场需求急剧增加，日本当时劳动力显著不足，工业机器人在企业里受到空前的欢迎，使日本工业机器人快速发展，大大减缓了劳动力匮乏的问题。目前美国、德国、法国等欧美国家工业机器人技术的发展也相当迅速。 据统计，当前在国内外各行业中工业机器人的使用
4、情况分别是：焊接类占 31%、上下料、搬运占 28%、装配占 22%、其他如检测、喷涂、冲压等。就目前而言汽车行业机器人应用最为广泛。汽车生产的各主要工艺环节：冲压车间，车身焊接，油漆。发动机和变速箱制造以及总装作业等车间均大量使用工业机器人，工业机器人在汽车制造厂中除总装车间以外的其他车间已经在绝大多数工位上取代了人工作业，实现了无人作业。 常见机器人技术的应用： 1.焊接机器人的应用 焊接机器人是从事焊接工作的工业机器人。焊接机器人按照使用类3型分为弧焊机器人、激光焊接机器人、点焊机器人等。在汽车制造行业，焊接机器人被广泛使用。目前应用最多的还是点焊和弧焊机器人。据不完全统计，一辆整车的焊
5、接点将近 4000 个。手工焊接不仅容易损害工人健康，且很难保证质量。焊接机器人可以替代人工，克服环境的影响，大幅度提高焊接速度和质量。焊接质量明显优于人工，大大提高点焊质量的稳定性和作业的生产率。焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架等焊接，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。图 1 为丰田汽车焊接流水线，机器人点焊 60 秒可达到近 30 个焊接点。丰田的焊接流水线已经实现了无人化生产。 2.装配机器人的应用 装配机器人是工业生产中用于装配生产线对零件或部件进行装配的工业机器人。它属于高、精、尖的机电一体化产品，它是集光学、机械、微电子、自动控制和通讯技术为一体的高
6、科技产品，具有很高的功能和附加值。装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用，主要用于各种电器的制造行业。现阶段汽车上要求安装的精度和速度也越来越高，且小配件越来越多，人工安装已经很难满足生产需求。用于装配作业的机器人，在小到车门、仪表盘、前后挡板、车灯、电池、座椅的安装，大到发动机的装配等，发挥了越来越重要的作用，大大提高了汽车装配的效率。 3.搬运机器人的应用 搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作。4搬运机器人可以被广泛应用于各种行业。机床上下料、冲压自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬
7、运、集装箱等的自动搬运。搬运机器人可以不受行业工艺技术的限制，直接替代人工，大量节省劳力，实现少人化生产。图 2 为搬运机器人操作岗位。通过应用 1 台搬运机器人上下料，直接替代了 4 个人工。 4.检测机器人的应用 检测机器人是可以对产品质量进行检查的机器人。现在许多的生产流水线设有人工岗位，对产品进行全数检查。检测机器人可以通过视觉、光感、触感等多传感器对目标产品做出检测判断。目前主要应用于半导体、电路板、药品包装行业。 三、应用机器人的考虑要素 各行各业的要求尽相同，工业机器人也不能完全拿来就用。应用机器人不能盲目。在应用机器人之前，因从三个方面进行考虑： 1.技术依据 机器人不是一个单
8、独的个体，在生产线的应用需要考虑与原来设备的信息连接等配套技术改造问题；机器人替代后是否能够达到原由的工艺节拍和产品特性要求；原由设备空间布局会不会受到限制，需要进行重新布局调整；工艺操作方式要不要进行变更等等一些问题。需要全面的考虑，合理的选择方案。 2.经济效益 使用机器人的目的主要还是为了节省人工，提高生产率。应用机器人就不得不考虑其财务投资回报率（ROI）情况。假设 1 台机器人的购买5成本和配套设备技术改造费是 80 万元，可替代人工是 2 人。按目前人工成本 8 万/年计算。 其投资汇报率即为： 每年的投资回报率为 30%，当第 4 年时，可以收回全部的投资成本，实现利润回报。工业
9、机器人地投入可以得到很高的利润回报。 3.人员因素 机器人替代后，员工的操作方式完全改变。不再进行简单的重复性劳动，需要员工具备更高的机器人操作技能。比如机器人的示教、位置调整、故障排除、维护保养等。在应用机器人后公司必须重点培养相关的技术工人。 四、结束语 工业机器人技术是先进制造技术的典型代表，技术发展日趋成熟。它的应用不仅能改善劳动条件，减轻操作者劳动强度，而且还能减少人工，提高生产和稳定产品质量。其具有的优势明显。在现今我国劳动力越来越短缺，人工成本不断上升的大环境下，工业机器人必将迅速发展，受到制造企业的青睐。工业机器人技术必将逐渐成为工厂自动化生产线的主要发展形式。 参考文献： 1
10、 李瑞峰.中国工业机器人产业化发展战略J. 航空制造技术. 2010（09） 2 孙志杰，王善军，张雪鑫.工业机器人发展现状与趋势J. 吉林工程技术师范学院学报. 2011（07） 63 鄂俊强，李志辉.一种新型汽车喷漆机器人J. 涂料技术与文摘. 2011（02） 4 陈立新. 工业机器人在冲压自动化生产线的应用J. 机械设计与制造. 2010（10） 5 王晨. 基于机械臂的工业生产自动化 自动化博览. 2013（01） 6 于永初.汽车工业机器人J. 现代零部件. 2010（02） 7 朱彦齐，陈玉芝.浅谈工业机器人在自动化控制领域的应用J. 职业. 2010（08） 8 万鹏.工业机器人在汽车生产中的应用J. 品牌与标准化. 2010（06） 作者简介：丁春艳（1982- ） ，男，上海市人，在职研究生学历。上海日立电器有限公司，工艺技术主管工程师，主要从事生产技术开发、精益改善工作
