机器人机械电子工程导论课件.ppt

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1、1,机器人驱动中国制造模式变革,Robots Drive the Revolution of Chinese Manufacturing Mode,机械电子工程专业导论,第四讲 机器人,2,提纲,3,一、全球面临制造模式变革,4,全球制造业面临制造模式变革,制造业面临的问题,劳动力短缺,劳动力成本急剧上升,产能过剩,市场需求的个性化,技术与产品的快速更新,技术“红利”（功能、性能、成本）支撑,制造模式变革,5,国际金融危机爆发之后，奥巴马总统呼吁要“重新回归制造业”，通过快速发展人工智能、机器人和数字制造技术，重构制造业的竞争格局，实现制造模式变革。,* 提升涉及国家安全产业的本土制造能力*

2、提升先进材料的制造效率* 建立保持在新一代机器人技术的领先地位* 提高制造中的能源利用效率* 极大提高产品的设计、制造、检测过程,国际背景-美国制造业回归,6,欧盟委员会由此提出“新工业革命”理念，强调技术创新与结构改革，更有效和可持续地利用资源，同时大力推进新的生产方式包括机器人、数字技术等新兴产业，制造模式变革。,工业4.0,国际背景-欧盟新工业革命,7,工业4.0,德国 工业4.0,机械化 批量化 数字化 智能化,8,日本“产业复兴计划”,国际背景-日本产业复兴计划,9,中国制造模式及其困境,中国制造模式难以持续-急需转型,高能耗、高污染、低技术含量、低附加值,劳动力效率1/8,单位GD

3、P耗能：8x日本、4x美国、2x韩、印,10,全球性竞争,地区性竞争,中国制造业,中国制造业产业链结构,11,12,HIS的数据：美国在2010年的制造业产出仅略低于中国0.4%，但美国制造业只有1150万工人，而中国制造业雇用了1亿人。美国的的劳动力生产效率比中国高近10倍（中国劳动力成本是美国的17%）。“中国制造”优势将不存在。,双重挤压倒逼中国制造模式变革,低端制造业流向劳动力成本更低国家,高端制造没有优势,13,我国制造业规模连续五年居世界第一，但仍“大而不强”，核心竞争力与美、德等发达国家存在较大差距。,14,15,16,机器人改变了生产方式 带来制造业模式变革,未来制造业挑战,制

4、造业三项关键技术, 新一轮工业革命呼唤着机器人发展 劳动力成本不断上升加速机器人需求 新技术进步提升机器人性能 客户化定制依赖于机器人制造,生产方式：数字化制造生产决策：人工智能生产工具：智能机器人,全球制造业发展趋势,17,二、机器人驱动制造模式变革,1、现有模式是否可持续2、机器人技术是否可支撑、成本是否有竞争力3、人力成本是否有优势、劳动力供求关系4、机器人与就业矛盾5、机器人能否支撑新制造模式,18,最低工资,中国制造业现状-倒逼制造模式变革,19,机器人技术进步-支撑新制造模式,速度、精度、负载、可靠性等,机器人交互能力,多传感控制能力,智能作业能力,网络化能力,机器人“工人” 到机

5、器人“工程师”转变,20,网络技术进步-支撑新制造模式,单机智能设备,数字化智能工厂,网络技术,21,机器人成本： 成本不断下降,165kg 机器人: 29万2010 24万2013,工业机器人成本降了一半(4%减少/每年),22,人工成本：中国人工成本急剧攀升,工资以年均30%的速度上涨 （数据截止2011年底，根据以往几年平均增长来估算未来至2015年的增长速度）人民币汇率以年均5%的速度增长货运价格以年均5%的速度增长（综合考虑油价走势和其他因素）,23,制造业雇员年平均工资水平及增长幅度 1980年-2012年(数据来源：国家统计局),2012年人均工资￥4.2万/年（3523元/月，

6、福利20%），用工成本 ￥5万/年。 2012年上半年城市居民工资收入相比去年同期增长13%，农民工工资也上涨了14.9%。,今后10年人工成本增长率保持在15%，到2022年，人均用工成本将达到20万/年（US$3371元/月）,中国人均成本将从现在的￥5万/年增加到￥20万/年,人工成本：中国人工成本急剧攀升,24,成本优势：机器人性价比凸显,假设,成本比较,结论,单台工业机器人系统平均价格30万，每年维修及服务成本2万；一位成熟的焊接技工工作6000元；工业机器人24小时运行，相当于普通焊接技工三班。,工业机器人成本：5万元/年（按10年使用寿命折旧，含维修费用）人工成本：21.6万元/

7、年（0.6*12*3）,一台工业机器人在产生相同效益时，投入的成本是使用人工成本的23%。,直接成本：,25,机器人的其它优势,汽车工业为例 (组装一辆汽车),时间,劳动力,3 天,约1小时,117名熟练工人,3名普通工人,合格率,60%,100%,效率提升因子,26,中国人口年龄结构分布2000-2023年（数据来源：SERIChina Review-中国制造业竞争优势现状及比较）,2012年制造业从业工人1.2亿，其中城市工人3000万，农民工9000万。2012年人口13.4亿，从业人口（1544岁）占44%；2022年人口13.7亿，从业人口占37.8%。到2022年，城市制造业工人奖

8、减少700万，制造业农民工将减少1500万。制造业工人总数将减少2200万!,人口老化、城镇化造成制造业人数减少,劳动力供求：人口红利与结构性人口短缺,27,劳动力供求：2015年劳动力数量绝对下降,未来20年，”the old-age dependency ratio” 要增加一倍，中国工作年龄人口2015开始下降。,中国60岁以上人口数及占人口比例,劳动力资源短缺：人口红利与老龄化（刘易斯拐点）,28,机器人与人的工作冲突分析,1）做没人做的事情（填补） -劳动力短缺、用工荒、人口红利后每年670万劳动力减少2）做人类做不到的事情（拓展） -真空、洁净等特种环境作业3）做人类不适宜的事情（

9、替代） -高危、高强度、恶劣的环境工作4）做比人类更佳的事情（提升） -降低成本、提高效率、保证质量（典型如汽车行业）,29,就业影响：机器人应用与失业关系,(IFR report, Positive Impact of Industrial Robots on Employment, 2013),机器人与失业率没有必然联系,30,就业影响：机器人应用创造新就业机会,IFR Report: 2011年之前机器人累积直接创造就业数量,31,机器人功能、性能提升机器人价格下降（50%）,劳动力短缺劳动力成本上升（30%）,机器人制造模式变革,32,三、中国机器人市场分析,33,全球机器人产业发展新

10、高潮,2011年出现拐点2011年同比增长38%创单年最高销售记录,2008年世界金融危机给全球制造业带来沉痛的打击，唯独机器人逆势增长,机器人市场分析,34,工业机器人主要市场年度销量（2009-2012）,日本最大中国最快,35,全球工业机器人下游应用产业年销量（2009-2012）,全球工业机器人下游行业应用结构占比（2012）,36,机器人应用类型,Estimated annual supply of industrial robots in China by applications 2010 - 2012,37,机器人应用领域,Estimated annual supply of

11、industrial robots at year-end in China 2010 - 2012,38,中国工业机器人市场销售出现“井喷式”增长,2006年到2011年机器人供应量增加4倍,2014中国将成为全球最大机器人市场,39,市场空间,近年来，中国机器人市场复合增长速度连年成为全球第一；IFR预测，2014年中国机器人市场全球销量第一；,40,市场空间,Number of multipurpose industrial robots per 10,000 employees in the manufacturing industry,每万名制造业工人机器人保有量：韩国：396；日本

12、：332；德国：273；世界平均水平：58；中国：23；,41,未来10年中国将是全球最大的机器人产销国家，是机器人产业发展和中国制造模式变革黄 金 期,42,四、中国机器人产业发展和应用现状,43,发展历程,第一阶段(1980-1990)：1980年，中国第一台工业机器人诞生。,第二阶段(1990-2000)：国产移动机器人应用于汽车总装线(1992年)；国产工业机器人应用于汽车冲压线(1997年)；国家成立863机器人产业化基地，机器人产业由学院派主导；中国机器人市场年销量达到380台，保有量3500台(2000年)。,第三阶段(2000-2010)：国产移动机器人批量出口国际，具备全球竞

13、争力(2007年) ；国产洁净机器人应用于半导体行业，打破国外垄断(2008年)；国产服务机器人、军用机器人初步形成产业规模；中国机器人市场年销量14978台，保有量50000余台(2010年)。,44,发展历程,第四阶段(2010)：中国机器人历年装机量逐年上升；中国机器人产业链条日益完善。,45,整机企业,股票市场,四十余家机器人概念高技术板块,形成,46,零部件企业,股票市场,四十余家机器人概念高技术板块,形成,47,2012年7月 国务院 十二五国家战略性新兴产业发展规划2012年7月 工信部 智能制造装备产业“十二五”发展规划 2012年3月 科技部 智能制造科技发展十二五专项规划2

14、012年4月 科技部服务机器人科技发展十二五专项规划2013年12月 科技部关于推进工业机器人产业发展的指导意见,产业政策-国家政策,48,2011年年底，重庆市提出“把重庆建设成机器人之都”的构想，力争到2015年，打造机器人产业研发、设计、制造等多种功能于一体的机器人产业基地。,2012年10月，上海市提出将聚焦工业机器人等领域，壮大发展机器人本体研发制造，使上海成为我国最大产业机器人基地，至2015年达到200亿元的规模。 2020年达到600亿至800亿，占全国50%以上份额。,产业园区,49,龙头企业,新松机器人自动化股份有限公司,杭州中科新松光电有限公司,新松上海国际总部,行业内第

15、一家诞生的以机器人技术为核心的企业行业内第一家司法认定的中国驰名商标行业内第一家上市企业行业内唯一的全国首批91家创新型企业行业内唯一通过计算机系统一级资质认证的企业,50,工业机器人系列产品,新松通用工业机器人包括负载6kg500kg等30余种型号工业机器人系列产品，主要面向弧焊、点焊、搬运、装配、码垛、研磨抛光等应用领域，产品性能达到国际领先公司同类产品技术水平。,51,出口台湾,工业机器人：数字化与网络化,基于机器人的三维测量测量数据的曲面重建基于模型的加工规划,工业机器人：离线编程,53,出口台湾,工业机器人：多传感器应用,54,洁净（真空）机器人,新松洁净机器人包括真空机械手、大气机

16、械手、EFEM等20余种型号机器人系列产品，主要应用在IC装备、平板显示、电子、生物制药和食品等行业，产品性能达到国际先进水平。,新松洁净自动化装备,55,洁净（真空）机器人,56,移动机器人（AGV）,新松移动机器人包括搬运型、装配型等30余种型号移动机器人系列产品，核心竞争力国际领先，是该领域内我国唯一出口的设备供应商，占据国内汽车市场、电力市场份额90%以上，达到国际领先水平。,出口美国的AGV装配系统,出口俄罗斯的AGV装配系统,发动机装配型AGV,非接触供电AGV,汽车总装线AGV,57,移动机器人（AGV）,58,服务型机器人,拓展机器人应用技术提高人类生活品质随着传感、智能控制以

17、及能源等方面技术日新月异的发展，高科技服务机器人相继面世。越来越多的服务机器人将走向千家万户，机器人大市场会在不久的将来触手可及。为此，新松研制开发了智能服务机器人、医疗陪护机器人、政务机器人、迎宾展示机器人等服务机器人系列产品。,智能服务机器人,迎宾展示机器人,陪护机器人,骨科医疗机器人,政务服务机器人,59,移动机器人伺服控制器,移动机器人伺服电机,电流环伺服控制器,机器人专用伺服电机,EPS电动助力的转向控制器及伺服电机,新一代网络化控制器,核心零部件,60,机器人典型应用：汽车行业,焊接机器人工作站,总装车间机器人生产线,焊装车间机器人生产线,机器人激光焊工作站,61,机器人典型应用：

18、电力行业,电表箱推挽移载AGV输送系统,电表检定机器人,变电站巡检机器人,电动车换电站机器人,62,机器人典型应用：电子行业,交流接触器装配生产线,电子电器智能物流系统,断路器装配检测生产线,开关柜机器人焊接系统,63,硬币高速包装生产线可以满足硬币产品的上料、包装、贴标、喷码、捆扎以及码垛等生产流程的自动化生产，在包装过程中进行在线连续称重，在提高生产的自动化程度的同时，确保硬币产品的数字准确。生产线产能：2000万枚天。,机器人典型应用：金融行业,造币厂高速包装联动生产线,码垛机器人工作站,64,机器人典型应用：烟草行业,智能物流系统-搬运机器人,智能物流系统-输送线,智能物流系统-堆垛机

19、,智能物流系统-移动机器人,65,机器人典型应用：印刷行业,码垛机器人,输送型移动机器人,码垛机器人,数字化车间,66,机器人典型应用：工程机械,机床上下料机器人,高速高精度堆垛机,机床上下料机器人,重载移动机器人,67,机器人典型应用：能源行业,油气田管处理机器人,油气田管处理机器人,高速高精度堆垛机,高速高精度堆垛机,68,机器人典型应用：新能源汽车,电动汽车换电站机器人,电动汽车换电站机器人-输送系统,电动汽车换电站机器人-执行系统,电动汽车换电站机器人-仓储系统,69,机器人应用发展趋势,汽车行业,电子行业,从 高端客户 到 一般客户,卫浴五金（打磨应用）,金属加工（锻造应用）,70,

20、机器人应用发展趋势,机器人焊装系统,机器人总装车间,机器人涂装,从 汽车行业 到 3C行业,液晶面板搬运机器人,鼠标装配机器人,真空机械手,大气机械手,71,机器人应用发展趋势,机器人点焊系统,机器人机床上下料,汽车总装线AGV,从“机器人”到“数字化工厂”,新松机器人数字化工厂（视频）,72,差距,中国机器人标杆（2011年）日本机器人标杆（2011年）,73,五、总结与展望,74,全球制造业正面临着制造模式变革，以信息技术为平台、 机器人为主导的智能制造模式已成为未来制造业发展的 必然趋势。中国已具备一定的机器人产业和应用基础， 大力发展机器人产业和大力推广机器人应用的条件已成熟。 随着人

21、口红利的到期和劳动成本的急剧上升，中国制造 业以低成本和劳动密集型的传统制造模式已经无法持续， 迫切需要寻找一种新的制造模式。发展机器人智能制造 模式，是中国产业实现转型升级的难得契机。 中国已失去了前几次工业革命的机遇，应该抓住这次新 工业革命的机会，制定相关的国家发展战略，大力发展 中国自己的机器人产业，推动机器人在产业中的广泛应 用，实现中国产业结构的优化调整和转型升级。,总结与展望,75,未来10年将是中国机器人产业发展的黄金期，是全球最大 的机器人产销市场。中国的机器人企业应抓住机会，大力 发展中国机器人产业，发展关键零部件以及培育大批的机 器人应用、集成和工程服务公司，打造机器人产

22、业链和价 值链，不要重走中国产品低质低价的老路，使中国成为国 际机器人产业大国和强国。 中国的制造业企业要充分认识到制造模式的变革是大势所 趋，是中国产业转型升级和快速发展的必由之路。应积极 采取新的技术手段和生产方式，加快制造模式的变革，提 升中国企业的竞争力，加速中国由制造大国向制造强国的 转变。,总结与展望,76,在机器人广泛应用和制造模式变革的过程中，政府和企 业必将面临一系列的问题和挑战，比如资金、人才、下 岗与再就业、转岗与再培训以及失业等问题，政府应制 定相关的政策和建立一系列的保障体系，确保上述问题 的有效解决。因为这是社会发展过程中必须经历的过程。 中国机器人产业发展和制造模式变革，面临着诸多问题 和巨大挑战，任重道远。但这是一条必由之路、光明之 路！,总结与展望,77,谢谢！THANK YOU !,