使用机器人的真实成本?

猿团 | 2016-03-29 10:17:01

在本文开始之前,我觉得我有必要表明一下我的态度:我爱机器人!机器人很有趣。对我来说,机器人比人更有趣,而人只是偶尔有趣。我特别喜欢工业机器人:他们帮助我们“制造”产品。

现在请允许阐述一个我观察到的现象:一般情况下,像我一样,很多人认为,机器人,尤其是工业机器人非常酷。这些人分布于不同行业的企业业务高层,他们在哪里传播他们对机器人进入各自的工作环境的喜爱。

再加上媒体目前对工业机器人和自动化生产的追捧,使这些人变得更加疯狂。我知道他们的感受,因为我有同样的感觉。看了一段戴森吸尘器生产的录像后,你怎么感觉?在这段视频中,迷人闪亮的机器以完美的一致性执行一段复杂的舞蹈。视频中展示的是一个充满奇迹的城市,完全没有无聊的人类。

这段视频的结论当然是︰詹姆斯·戴森爵士(James Dyson:工业设计师、发明家、真空吸尘器的发明者、戴森公司的创始人)是机器人的主宰。直到你看到关于特斯拉Model S如何制造的视频时,你的感受将再一次被颠覆,这段专业视频来自于一个几乎没有工人的工厂。

现在有很多这样的视频,媒体热情地传播这些内容。由此,我想这个问题:为什么重新提出的概念引起了人们的兴趣?早在几十年前,机器人完全有能力自动制造复杂事物。看看行业里不能由人类直接处理的产品:半导体行业,这个产品对于人类的手来说太小,自IC革命以来,一直通过大量自动化设备来构建这些产品;而美国汽车工业早在19世纪70年代就开始大量采用机器人进行生产。


为什么现在的媒体对机器人如此感兴趣呢?因为今天,机器人产业代表了新的经济和政治信息:

· 机器人变得能被普通大众所负担。

· 任何人都可以通过购买一个机器人而受益。

· 机器人将会提高我们的生产效率。

· 机器人能使我们实现“制造业回归”(从中国回归)

· 我们将能够再次在我们国家生产产品。

· 我们将摆脱工人,他们太昂贵、懒惰,而现在的年轻人不希望在工厂工作。

尽管上述情况在某种程度上是真实存在的,简单的媒体报道扭曲了真实情况。看了很多炫酷的自动化操作视频之后,这将让你容易产生错误的想法:自动化生产将节省我多少的精力。

我认为,基于我自己和我的同伴的经验,我应该进行一些澄清。很多人想象将一个机器人引进到他们生产车间的过程,简单地认为是引进一个机器人。你买一个机械臂,完成机械臂的安装,你的工作就完成了。

实现自动化?没那么简单

你很难责怪他们有这样的想法。机器人的机械手就像他们在视频中所看到的那样。如果你听到过这句话“工业机器人”,你会突然产生什么想法?机械手臂!获取一个或几个这样的设备,你就走在了将你的公司实现自动化未来的道路上。如果事情仅是这么简单就好了!

让我们看看如何才能构建一个典型的组装产品的制造单元。计划刚开始的时候,你决定购买一个机器人。因为你知道你肯定需要一个机械手臂,你开始采购手臂的过程。所以你买一个ABBKUKAToshibaEPSON(上述都是著名的机器人生产厂商)或其他你在机器人贸易展会上看到的品牌的手臂。根据选择的品牌,机械手臂的费用可能是3000060000美元不等。尽管成本很高,但这个手臂是真的只是一只机械手臂。没有躯干,没有的手腕,没有手指,没有眼睛,也没有大脑(稍后我将提到这个)。

接下来,你发现你不能简单地将机器人安装在桌子上。它必须有一个重型的,专用基座。这些东西非常笨重;而且他们也很昂贵,预计需要花费几千美元。

别着急,还有更多的需求。你的机器人需要一个安全隔离栅,除非这是一个像通用机器人出品的UR-10那样的新协作机器人。因为他们允许接近人,像瑜伽教练那样,在瑜伽的过程中让你睡觉。如果你关心生产效率,你会买一个速度更快的机器人,而且还不得不将它安装到安全隔离栅里面。隔离栅里需要有一些安全设备,比如一个紧急停止按钮,安全传感器等等。这又需要多花几千美元购买隔离栅和所有安全设备。

接下来,你需要关心一种叫做“末端装置”的设备。末端装置有各种类型,从拿东西到真空管里的触感机械手指到电动螺丝刀,再到无法穷尽的专用装置。有可能到头来你找不到任何适用于你的末端装置,因此必须有人专门为你定制一个,这个项目将花费一大笔钱。

人手极其灵活,能做的成千上万种不同的工作,但是末端装置却不能。你的机器人可能会配备几个末端装置来处理不同的生产步骤,这将涉及到所谓的工具使用规则,就像日本漫画那样:前一刻是巨大的机器人扛着火箭筒,下一刻就换成了激光枪。

工具更换系统,就像一个由ATI-IA制造的那样,机器人将能够在工具之间迅速切换,比如说电动螺丝刀和吸爪之间切换。坏消息是,这些工具更换设备是如此昂贵,添加这样一个系统很容易花费你安装机械手臂费用总和的30%

接下来,您将需要考虑给你的手臂添加传感能力。大多数机器人不带有“力反馈”设备。他们只会执行你的命令,无论这个命令是否真的可行。一个典型的机械臂抓手就像螃蟹爪 (无意冒犯螃蟹) 一样敏感。一个力量传感配件将解决这个问题,在某种程度上,但它还会多花掉约几千美元。

当然,你还没有最终完成任务。现在你需要想办法让机器人固定需要加工的部件。人有两只手,我们可以一手拿螺丝刀,另一只手扶着正在紧固的部件。试着用一只手做任何类型的事情,你肯定不会完成得很顺利。在这种情况下,你的机器人也会遇到同样的事情,除非它是一个可爱的ABB Yumi双臂机器人(全球首款名副其实的人机协作机器人)(当然它的价格没有这么可爱,一个Yumi机器人的价格,可以买两个或三个单臂机器人)

因此,为了在特定的地方固定你生产中的部件,你需要为你正在生产的东西定制特殊的夹具。当然有很多的方法去做这个夹具。例如,我公司提供一种称为UniQb的施工系统。您可以快速建立一次性夹具,并且开始使用。这部分内容可能不是非常昂贵(相比其他的),但它会消耗相当多的时间。

这一步,你将需要考虑你的机器人将如何得到工作零件,并输出产品,机器人还不能自动跑到仓库并运回来一堆待加工的零件。你的机器人像一个坐在工作室中间的大师那样,一切生产零件都必须交到它手上,对于小零件,比如螺丝,您需要安装“螺丝定位器”——将螺丝放在正确方向的机器,较大的部件需要传送带或其他的交通工具进行传输。此外,您还要指定一个工人看守机器人,而你将考虑一个哲学问题:“到底是谁为谁工作?是机器人为我工作还是我为机器人工作?”

下一步是为你的机器怪兽安装眼睛(视频系统)。除了前面提到的Yumi,已经安装时尚的眼睛,大多数机器人到达你家门口是完全失明的。

你需要安装一套视觉系统,该系统由一个或多个摄像机和一个处理单元组成。你还需要安排理想的照明条件:照相机不像人类的眼睛。太亮或太暗,系统都不能工作。同时,机器人几乎只能识别2D场景。市场有一些新的3D视觉系统,但这些设备仍非常昂贵。一个好的视觉系统将花费你几千美元,直到你让它正常工作前还将进行大量的实验,产生大量的错误。

此外,不要忘记电力和气体供应。许多机器人需要工业级电源(不是从家里墙上的插座里直接获取电能)。这套系统几乎肯定会使用真空吸取手或类似的设备,这些系统需要压缩空气。而空气压缩机不会和机器人配套销售。你需要另外购买并安装。这需要花费更多的钱。

我们完成了吗?当然没有!所有这些围绕在你机器人周围的额外的东西需要连接到一个控制系统,这套系统可以打开和关闭阀门,激活伺服,感应物体的位置等等。这样的工作通常是可编程逻辑控制器(PLC)或者嵌入式计算机来完成。

最后,压轴戏是:编程。这部分特别有趣。你需要教会机器人如何做任何有用的事。准备接受失望的打击吧。我们都看着星战(Start War:星球大战,美国著名科幻片)长大,所以我们可以自动地给我们的机械帮手一些智慧和神奇的力量。算了吧,机器人不聪明。事实上,他们非常愚笨。你需要调教机器人每一个微小的动作。他们几乎没有自学能力。付出大量的劳动力,你努力工作、调整机器,当你以为你完成了时,你会发现有更多的内容需要调整。

所有这些我列出的步骤,都需要你是一个非常熟练的、专业的、拥有众多学科知识的人才能完成。但很有可能,你并不是这样的人;即使你是,你也不太可能有时间来处理所有这些复杂的事情。这就是为什么你可能会雇佣一个集成公司将这套系统为你集成在一起。而系统集成的价格将两倍于所有硬件的成本总和。

最终,你会看到这个机械手臂开始工作,但是你将发现机械手臂只不过是构建自动化项目过程中供应,安装和配置的设备清单的一小部分。现在明白戴森爵士(James Dyson)和埃隆·马斯克(Elon Musk)用数以百计的机器人安装在他们工厂所付出的代价了吗?他们进行海量的工作,投入成千上万小时的人力规划、数以千万的设计和设备成本。

最糟糕的是:你在电视和YouTube上看到的这些未来生产线主要是用来生产一种产品。如果要改变生产产品,你需要重新设计你的生产线,你不能只是告诉你的机器人“停止做这件事,从明天早上开始做那件事。”你开始重组,而重组是昂贵和费时的。

美国汽车工业在未来机器人上付出了惨痛的代价才明白这一点,而日本人没有走向机器人的极端,只是结合人工的精益生产团队来保持生产。着手你的自动化的旅程之前请保持谨慎,计算一下如果你进行智能机器人生产改造的话,你可以支付多少年的人力薪水。

我只是想让你放弃机器人吗?当然不是这样!就像我在文章开头说的,我爱机器人!机器人很酷。我们有许多优秀的理由来使用它们。人类的发展是不可预知和不可控的,随着时间的推移,我们越来越不倾向于承担工厂的工作。

自动化是未来,机器人最终将接管我们的生产线。我只是想让你知道在今天的现实生活中,机器人并不是媒体吹捧的那样。请在拥有强大财力支持下再谨慎开始机器人改革。

  • 城市合伙人