王素 黃帥

“機(jī)器換人”也許以前還是一個(gè)夢(mèng)想，而今天，如果哪位企業(yè)家在生產(chǎn)中還不認(rèn)真考慮這件事情，就會(huì)顯得有點(diǎn)跟不上節(jié)奏。在強(qiáng)烈需求帶動(dòng)下，我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值早已破千億元，工業(yè)機(jī)器人更是開啟規(guī)模化效應(yīng)。對(duì)于這個(gè)熟悉又陌生的新興領(lǐng)域，企業(yè)需要了解哪些知識(shí)？且聽SGS工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專家韓志雄一一道來。

在國(guó)內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人更多地集中應(yīng)用于汽車、消費(fèi)電子等行業(yè)。隨著電商的發(fā)展，物流倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人的應(yīng)用也水漲船高。目前工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用還有哪些新趨勢(shì)？阻礙工業(yè)機(jī)器人全面替代“人工”的主要因素是什么？

韓志雄：隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)推進(jìn)發(fā)展“中國(guó)質(zhì)造”和“中國(guó)智造”，國(guó)家政策傾向于鼓勵(lì)企業(yè)完成自動(dòng)化、自主化和智能化的轉(zhuǎn)型，國(guó)內(nèi)諸多工廠和企業(yè)都將進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)。我認(rèn)為，機(jī)器在某些領(lǐng)域繼續(xù)代替“人工”以及人機(jī)協(xié)作工作，將是未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。

從數(shù)據(jù)上來講，2017年，協(xié)作機(jī)器人（cobots）開始引領(lǐng)機(jī)器人市場(chǎng)增長(zhǎng)。BIS Research的研究數(shù)據(jù)顯示，到2021年，協(xié)作機(jī)器人的市場(chǎng)銷量將達(dá)到15萬(wàn)臺(tái)，銷售額有望增至20億美元。

從應(yīng)用上來講，早幾年的工業(yè)機(jī)器人主要用來在固定領(lǐng)域內(nèi)代替人工，這其實(shí)只是解決了人工重復(fù)性勞作，代替了人力的問題。當(dāng)然這也是顯著的，比如堆垛、碼垛和分揀等機(jī)器人的應(yīng)用，但自動(dòng)化的需求遠(yuǎn)不止這些。在很早以前，以汽車線上的工業(yè)機(jī)器人為代表的應(yīng)用已經(jīng)從效率和能力方面解決了成本和產(chǎn)量的困擾。然而，今天的自動(dòng)化已經(jīng)進(jìn)入到非常豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，包括3C、汽車配件、食品生產(chǎn)和玻璃生產(chǎn)等小負(fù)載產(chǎn)業(yè)。這些需求將提高機(jī)器人在其他方面的要求，比如廣泛的適用性、靈巧性和移動(dòng)性等，這就是趨勢(shì)。

不過，確實(shí)也存在以上進(jìn)程不能快速布局的局限性，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。

其一，國(guó)內(nèi)外對(duì)協(xié)作機(jī)器人概念的認(rèn)知程度不同，國(guó)內(nèi)大多數(shù)還是注重應(yīng)用性，而國(guó)外注重的則是安全性;其二，產(chǎn)線部署不易更改，改變傳統(tǒng)工業(yè)需要投入巨大的費(fèi)用，成本是企業(yè)眼下需要考慮的因素;其三，技術(shù)積累是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，只有標(biāo)準(zhǔn)化的推廣和應(yīng)用才能加速轉(zhuǎn)型，但需要一個(gè)周期。

另外，在上述3個(gè)過程中，還有制約工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的因素，即機(jī)器人零部件的問題。實(shí)際上，傳統(tǒng)三大核心零部件——控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和減速機(jī)在國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)的機(jī)器人領(lǐng)域沒有得到很好的解決，而協(xié)作機(jī)器人比傳統(tǒng)機(jī)器人對(duì)零部件的要求更高，甚至有些零部件是傳統(tǒng)機(jī)器人所沒有的，比如直流伺服電機(jī)、中空編碼器等，這是制約我國(guó)協(xié)作機(jī)器人發(fā)展的主要因素。

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，但在技術(shù)水平上與國(guó)外工業(yè)機(jī)器人的差距仍然很大，產(chǎn)生的主要原因是什么？是否存在彎道超車的機(jī)會(huì)？

韓志雄：如上所述，談到這個(gè)問題，主要有3點(diǎn)。

第一，機(jī)器人在安全性上存在問題。國(guó)內(nèi)的安全標(biāo)準(zhǔn)很少，加上國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商和應(yīng)用客戶對(duì)機(jī)器人的安全問題不太重視，這就導(dǎo)致國(guó)內(nèi)協(xié)作機(jī)器人在安全性技術(shù)上比較缺乏。并且，國(guó)內(nèi)做安全事務(wù)的人才大部分集中在航天、軍事、自動(dòng)化儀表等行業(yè)，而在機(jī)器人領(lǐng)域的比較少。

第二，機(jī)器人零部件問題。關(guān)于這個(gè)問題的闡述，第一個(gè)問題的答案已有所涉及，在此不贅述。

第三，對(duì)于國(guó)內(nèi)本土化機(jī)器人，重要的問題不在于應(yīng)用和市場(chǎng)開拓，更主要的是研發(fā)問題。

據(jù)了解，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正在建設(shè)中，對(duì)國(guó)內(nèi)出口歐美的工業(yè)機(jī)器人廠商而言，如何在研發(fā)過程中融入歐美標(biāo)準(zhǔn)，最終使產(chǎn)品順利滿足出口目的國(guó)的安全要求？

韓志雄：我個(gè)人的想法是，首先從大中型企業(yè)建立標(biāo)準(zhǔn)化組織，帶頭制定企標(biāo)、行標(biāo)，把相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)引入到企業(yè)，使得技術(shù)從研發(fā)階段就涉及標(biāo)準(zhǔn)。其次，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊化。比如，控制單元的電路模塊化。最后，積極開始和第三方認(rèn)證公司以及國(guó)內(nèi)有資質(zhì)的公司合作，定期參與研討會(huì)及培訓(xùn)等，增加和拓展公司相關(guān)技術(shù)人員的能力。

“功能安全”在歐洲非常普遍，但在我國(guó)仍是一個(gè)比較新的概念?！肮δ馨踩钡膬?nèi)涵是什么？如何才能在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“功能安全”？

韓志雄：目前，“功能安全”各個(gè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)都是歐洲制定的，國(guó)內(nèi)只是等同翻譯了其中一部分?！肮δ馨踩北举|(zhì)上是為了通過保證產(chǎn)品安全功能的可靠執(zhí)行，來保證操作人員和維護(hù)人員生命安全?！肮δ馨踩钡南嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)產(chǎn)品從概念、需求、設(shè)計(jì)、測(cè)試、安裝、調(diào)試、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)、報(bào)廢等產(chǎn)品全生命周期都提出了安全管理和技術(shù)要求，尤其是對(duì)安全回路以及組件的軟硬件設(shè)計(jì)開發(fā)、集成等更是用大量篇幅進(jìn)行了描述。這些要求的實(shí)現(xiàn)，可以從本質(zhì)上提高工業(yè)機(jī)器人的安全性。

在實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的“功能安全”方面，我認(rèn)為可以從3點(diǎn)考慮。

首先，國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定中要引入“功能安全”要求。目前工業(yè)機(jī)器人的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，需要增加對(duì)“功能安全”的要求，這樣才能給整個(gè)行業(yè)提供指引。

其次，機(jī)器人研發(fā)企業(yè)或其供應(yīng)商、用戶要積極學(xué)習(xí)、研究和落實(shí)“功能安全”標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。企業(yè)是實(shí)現(xiàn)功能安全的主體，只有企業(yè)參與進(jìn)來，“功能安全”的要求才能真正落實(shí)到機(jī)器人產(chǎn)品上。

最后，應(yīng)引入第三方咨詢、評(píng)估機(jī)構(gòu)的參與?！肮δ馨踩睒?biāo)準(zhǔn)的核心是對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)中的要求，尤其是安全功能相關(guān)的回路，比如控制器。第三方機(jī)構(gòu)作為“功能安全”標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的參與者，在軌道交通、汽車等領(lǐng)域都有豐富的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，能夠協(xié)助企業(yè)將標(biāo)準(zhǔn)真正落實(shí)到產(chǎn)品上。另外，行業(yè)監(jiān)管者和最終業(yè)主也可以根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)輸出的“功能安全”證書和報(bào)告，判斷機(jī)器人是否滿足了“功能安全”的要求。

中國(guó)已成為世界第一大工業(yè)機(jī)器人需求國(guó)，國(guó)內(nèi)工廠加速自動(dòng)化生產(chǎn)線投入，有哪些可以作為其考量和選擇工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商的指標(biāo)？

韓志雄：目前我國(guó)是工業(yè)機(jī)器人第一大需求國(guó)，也是最大的輸出國(guó)。在考核指標(biāo)上，第一，我們需要和國(guó)際上的知名廠商盡量保持一致，比如KUKA、ABB、安川等，這樣有利于我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。我們一些機(jī)構(gòu)也推出了機(jī)器人的橫評(píng)，可以作為參考。第二，主要從性能和安全上考核。性能和應(yīng)用相關(guān)，比如工作空間、自由度、有效負(fù)載、運(yùn)動(dòng)精度和特性等;安全主要可以從系統(tǒng)上考核，實(shí)際上是針對(duì)機(jī)器人的3個(gè)部分和6個(gè)系統(tǒng)分別考慮安全，即機(jī)械部分、傳感器部分以及控制部分，機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。對(duì)于關(guān)鍵的控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)甚至機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，可以要求符合SIL或PL認(rèn)證。

隨著“工業(yè)4.0”逐漸被視為發(fā)展趨勢(shì)，SGS在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域有哪些投入和布局？目前取得了什么成績(jī)？

韓志雄：在機(jī)器人領(lǐng)域，SGS緊跟“一帶一路”倡議以及“中國(guó)制造2025”政策，在以下幾個(gè)方面為企業(yè)展開服務(wù)。

第一，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定。SGS先后參與了多達(dá)10項(xiàng)的國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、企標(biāo)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定，把我們熟知的標(biāo)準(zhǔn)引入到廠家和標(biāo)準(zhǔn)化組織。

第二，分批次和分地域地組織核心研討會(huì)、培訓(xùn)會(huì)和展會(huì)，為廠商比較集中的地方提供免費(fèi)的講解。

目前，我們已經(jīng)為一些大的企業(yè)如?？低?、京東X等提供相關(guān)的認(rèn)證服務(wù)，甚至這些服務(wù)都開展到了新加坡、荷蘭等國(guó)家和地區(qū)。我們也為企業(yè)提供“功能安全”服務(wù)，并且解決了I 4.0 ready的認(rèn)證，這也是我們以后的主要方向。

為助力我國(guó)工業(yè)機(jī)器人制造進(jìn)入世界一流陣營(yíng)，SGS有何良好建議？

韓志雄：智能制造是一個(gè)持續(xù)的命題，SGS也將持續(xù)地助力中國(guó)企業(yè)，為企業(yè)的產(chǎn)品“走出去”把關(guān)，我們深切建議未來伙伴關(guān)注以下幾點(diǎn)。

首先，需要多和優(yōu)秀的國(guó)外同行以及第三方機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)，盡快轉(zhuǎn)變機(jī)器人在實(shí)用和安全上的觀念，盡早將標(biāo)準(zhǔn)引入企業(yè)，盡早地面向國(guó)際市場(chǎng)。

其次，更加關(guān)注我國(guó)現(xiàn)有機(jī)器人的不足之處，如元器件靠進(jìn)口的軟肋，企業(yè)應(yīng)抓住核心內(nèi)容，搞產(chǎn)學(xué)研的綜合發(fā)展。

最后，在機(jī)器人的研發(fā)過程中，引入CE、SIL等相關(guān)認(rèn)證。一方面引進(jìn)消化國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高機(jī)器人的技術(shù)水平，避免后期的反復(fù)修改;另一方面，也可以使機(jī)器人及早具備出口到歐盟等市場(chǎng)的資格。

我們將與制造商一起努力向“中國(guó)制造2025”的規(guī)劃靠近，升級(jí)改造現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)布局，夯實(shí)工業(yè)基礎(chǔ)。