從工信部發布的數據來看,截至2024年6月底,我國船舶手持訂單量17155萬載重噸,同比增長38.6%。僅2024年上半年的手持訂單量,就已超過2016-2023年任一年度的全年總量。
進入“高度景氣區間”的船舶工業面臨著“提速+保質”交船的雙重挑戰。
協作焊接的新“用武之地”
根據高工機器人在調研中獲悉,焊接作為船舶建造工程的關鍵環節之一,在一艘船的整體制造成本中占比約為30%,但自動化率僅有5%左右。目前,焊縫短、結構形式多樣的分段艙室等中組立,還是采用手工焊的方式進行。
在訂單量高速增長之下,造船廠的交付壓力隨之加大,船舶焊接亟需可靠且高效的自動化焊接方式替代一部分的傳統人工,助力緩解訂單交付的壓力。有需求的同時,船舶行業對焊接自動化設備的價格接受度較鋼結構行業的高,更看重解決問題的能力。
瞄準船舶焊接這一“風口”,不少工業機器人本體廠商及集成商蜂擁而上,想要分羹些許。但在實際測試應用中,眾人發現,傳統工業機器人的示教型編程耗時長,且無法適應工作空間狹窄,無法滿足船舶制造對高效、靈活和智能生產的需求。
“免示教”焊接技術是產業鏈企業給出的其中一個主流解決方案,但這項技術仍處于早期發展階段,落地周期長,實際完成交付的較少。
正是上述情況,給協作機器人廠商以躋身船舶焊接開了一個“縫”。
為什么這么說?
理論上來說,協作機器人的易用性和靈活性使其天然更加適合船舶焊接。
在靈活性上,協作機器人設計的初衷就是提高機器人的安全性,如其名,能夠與人協作,無需加裝安全圍欄。加之協作機器人的占地面積較小,自重普遍較輕,也就意味著,工人可以相對便捷地抱起協作機器人挪動其位置,且對大工件、復雜異形件的適應能力較高。
在極其狹窄的場景中,焊工需要趴著或是躺著以極不方便的姿勢完成焊接。在此場景中,焊工也可以把協作機器人當作一個“工具”。
在易用性上,協作機器人能夠通過拖動示教路徑點的記錄,并配合相對易用的圖形化編程,降低對操作者的專業要求,普通一線操作工可在培訓后上手。
據高工機器人的調研了解,與工業機器人焊接相比,協作機器人焊接整體成本低了近一半。(價格的配置采用國產本體)
一時間,市場對協作機器人的期待值瞬時拉滿。協作機器人企業緊盯這一“天時地利的縫”,作為工業機器人的“補充”也好,“替代”也好,希望在船舶焊接應用中占有一席之地。
反觀造船廠亦寄希望于協作機器人,去解決當前工業機器人尚未解決或是解決得并不好的細分應用。此前業內曾有傳聞稱,某造船廠計劃采購約600臺協作機器人。(但高工機器人在近期調研中獲悉,這一計劃已產生變數)
協作船舶焊接,究竟能不能成?
熱潮之下,聲音各異
協作機器人在船舶焊接中的應用,真的如理論與理想的那般好嗎?
高工機器人在近期的走訪調研中了解到了一線船廠測試應用的實際效果,也聽到了來自各路廠商的不同聲音,有人看好亦有人不看好。
可以用一句話來總結:理想很美好,現實很骨感,但請不要氣餒。
一家提供協作機器人應用解決方案的企業負責人對高工機器人表示:“船廠對協作機器人的理解就是比較好用的智能焊槍。”
但事實上,某造船廠負責人在接受高工機器人調研時直言:“最初協作機器人的賣點是在分段制作時使用,但事實上用起來還不如焊槍。”
他表示,協作機器人在實際的船舶焊接應用中存在以下兩個情況:
1、操作性還是不盡如人意,往往需要太長的輔助時間,而不是立刻進入焊接狀態。
2、人工移動看似方便,但仍難免出現磕碰甚至是掉落,問題出現后,協作機器人的精度如何保障?
就效率問題來說,盡管是拖動示教,但是協作機器人還沒開機就已經耗費了很多時間,效率太低了。大連造船廠工具實業公司某技術負責人向高工機器人解釋道,協作焊接雖然可以拖動示教,但只能定起點和終點,只適用于組對精度基本沒有誤差的,中間焊縫如果有間隙就識別不了,還是要靠線激光相機去示教。再現實一點來講,在船廠嘈雜、惡劣的生產環境下,工人并不喜歡需要小心翼翼使用的機器。就這個問題而言,一家協作機器人系統集成商的負責人對高工機器人表示,在部分造船廠中,不僅是生產現場的工人對自動化設備有抵觸心理,甚至專門研究焊接工藝及自動化的人也都對機器人等新事物有一些抗拒。某焊接系統集成商企業負責人對高工機器人表示,在他看來,協作機器人只是船舶焊接的一個過渡性產品,最終還是要回歸使用工業機器人。高工機器人在調研走訪中聽到最多的聲音有兩種,其中一種是:“協作機器人廠商普遍不懂船舶焊接場景,或者說理解得不夠深,因此沒法配套解決方案工藝。”一位造船廠的焊接高級工程師直言:“不光協作機器人廠商,大部分(自動化設備)廠商都在憑想象做產品,把造船想的和工程機械或者鋼結構一樣。”多位業內人士均表示,船舶焊接比鋼結構焊接要更難。船舶焊接主要以中厚板為主,涉及的焊縫結構形式多樣,對應需要的焊接工藝(諸如多層多道焊、激光復合焊等)也更加復雜,且現場工況復雜。多層多道焊、激光電弧復合焊對于協作機器人而言難度較大,就連工業機器人能夠做到的厚度以及實現的效果都十分有限。某協作機器人本體廠商坦言,這對大家(協作機器人廠商)來說仍是入門的階段。加上船廠裝配精度并不算高,盡管是相同結構的工件也存在一定的偏差,焊縫精度偏差較大,協作機器人面對新的工件就需要重新拖動示教,操作工作量巨大,效率難提升。有意思的是,造船廠對自動化設備廠商有“怨言”,自動化設備廠商同樣也對造船廠有“不滿”。高工機器人在調研走訪中聽到最多的聲音有兩種,其中一種是:“協作機器人廠商普遍不懂船舶焊接場景,或者說理解得不夠深,因此沒法配套解決方案工藝。”而高工機器人聽到最多的另一種聲音則是:“造船廠等終端用戶對機器人、機器視覺等自動化設備有著不切實際的幻想和期待,但事實上機器人能夠解決的應用本來就是有限的。”一家企業在接受高工機器人的調研時直言,客戶愿意出的錢并不多,但卻期望擁有“具身智能焊接人”,能夠直接替代焊工。這對于提供設備的廠商而言,根本無法在成本和功能、性能上找到結合點。“終端客戶對機器人和機器視覺的理解過于粗暴了,覺得機器人(無論協作或工業)就像人一樣,加上機器視覺的機器人就更加無所不能了。”一家焊接系統集成商企業負責人對高工機器人表示。一家造船廠的技術負責人表示,更看好“協作機器人+AGV+機器視覺”的融合應用,認為更符合船廠的實際情況。但也有協作機器人本體廠商表示,更看好移動式的小推車工作站,即協作機器人+小推車。他認為,加上AGV/AMR的造價太高,船舶場景也跑不了移動底盤,價值不大。跡象表示,市場正在構想是否可以用:①“協作機器人+免示教+移動”方案、②磁吸底座方案,去解決當下船舶焊接中的部分問題。已有幾家協作機器人本體廠商與3D結構光、線激光相機企業接觸,合作開拓協作機器人的免示教解決方案。一家協作機器人本體廠商在接受高工機器人的調研時表示,方案目前看來是可以用的,但還需要去現場實測,以及調研客戶對免示教方案的價格接受度、落地的難易程度等,后期維護也可以預見存在挑戰。不過這樣下來,成本必然增加。某大型造船廠的焊接負責人表示:“相信廠商會把這個價格打下去的。”面對一個新場景、新應用,市場中有截然不同的看法十分正常。有人看好,有人不看好,這都不是最重要的,最重要的是設備廠商是否有“啃”下這塊硬骨頭的決心與行動,以及終端用戶是否真的給足了配合與耐心。再次回到前面對此次調研總結的那句話:理想很美好,現實很骨感,但請不要氣餒。