機(jī)器人駕到

兩個年輕的女孩坐在庫卡機(jī)器人的“手掌”（兩個固定在機(jī)器人手臂的座椅）上，隨著機(jī)器人手臂在空中翻轉(zhuǎn)搖擺，兩個女孩在空中激動得尖叫，這是2013年11月5日中國國際工業(yè)博覽會最火爆的工業(yè)機(jī)器人展館現(xiàn)場。展館現(xiàn)場還有為平板電腦等電子消費(fèi)品做噴涂的機(jī)器人，與富士康掌舵人郭臺銘曾宣布要投入生產(chǎn)線上的百萬機(jī)器人類似。代工帝國富士康精密打造的流水線上的工人，未來或?qū)⒅饾u被這些機(jī)器人取代。

“機(jī)器人肯定是未來的趨勢。”柯馬（上海）工程有限公司機(jī)械工程部經(jīng)理丁裕冬告訴《環(huán)球企業(yè)家》。作為菲亞特的子公司，柯馬中國在中國擁有最高水平的汽車機(jī)器人生產(chǎn)線的模擬能力。事實(shí)上，汽車及汽車零部件制造業(yè)是機(jī)器人應(yīng)用最廣的領(lǐng)域。據(jù)美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的數(shù)據(jù)，目前全球已部署了100多萬臺工業(yè)機(jī)器人。汽車行業(yè)的應(yīng)用約占工業(yè)機(jī)器人總量的40%。而在中國，汽車行業(yè)應(yīng)用占機(jī)器人總量的70%。

新生力軍

如果比酷，在焊接工位上，可以將機(jī)器人在上方倒掛后工作，而工人則不可能做到。在工業(yè)生產(chǎn)線中，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)人力所不能實(shí)現(xiàn)的工作，所有工人在生產(chǎn)線上的工作，都要經(jīng)過人機(jī)工程學(xué)分析，不符合人機(jī)工程學(xué)的動作則不允許由人來完成，這點(diǎn)在西方做得更嚴(yán)苛。

如果比成本，使用機(jī)器人的經(jīng)濟(jì)性也在隨著勞動力成本日益增加而彰顯。丁裕冬介紹，一臺普通機(jī)器人的價格在30萬元左右，而以上海為例，雇傭一個工人一年的成本需要15萬元，雇傭兩個工人的成本就可以買一臺機(jī)器人。“在上海能用機(jī)器人的地方，一般都不會用工人。”丁裕冬說。

隨著以機(jī)器人為代表的智能制造的興起，簡單重復(fù)的人力勞動正在被取代。“未來的制造業(yè)不是說就不需要人了，實(shí)際上我們需要更多的是人的決定。”西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域首席執(zhí)行官魯思沃說。未來人力將投入到更具有創(chuàng)造性的決策、規(guī)劃和創(chuàng)意上，比如提前在虛擬環(huán)境中對機(jī)器人的動作進(jìn)行模擬，讓物理世界的機(jī)器人更快更安全地實(shí)現(xiàn)工作。

18臺機(jī)器人，在49秒中實(shí)現(xiàn)70多個焊點(diǎn)的全部焊接，這個堪稱目前全球最復(fù)雜的機(jī)器人工位，是廣汽菲亞特二期生產(chǎn)線的Open Gate工位，負(fù)責(zé)車身定位焊接。18臺機(jī)器人，也是現(xiàn)在全球安裝機(jī)器人數(shù)量最多的單個工位。

18臺機(jī)器人在一個工位上工作，需要保證布局合理且各自行動時不打架，協(xié)同度要求非常高。如此復(fù)雜機(jī)器人工位調(diào)試在物理環(huán)境中試驗(yàn)難度非常大，因此虛擬的數(shù)字環(huán)境模擬非常重要。西門子的軟件可以提供這樣一個應(yīng)用平臺，在數(shù)字環(huán)境中完成機(jī)器人信號仿真，幫助實(shí)施焊接。“在數(shù)字軟件平臺上把這個工位的具體情況建起來，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試。再到現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中去做的時候，避免出現(xiàn)錯誤，不用擔(dān)心機(jī)器人打架被碰壞了。”西門子PLM軟件首席應(yīng)用顧問張沖莉介紹說。

廣汽菲亞特二期生產(chǎn)線中共有250臺機(jī)器人，由柯馬來提供并負(fù)責(zé)項(xiàng)目工程。在這條產(chǎn)線的所有工位中，擁有18臺機(jī)器人的Open Gate工位無疑是最復(fù)雜的。當(dāng)時參與這個項(xiàng)目的丁裕冬介紹，柯馬配備了最資深的仿真工程師到這個工位的模擬上。

2010年11月1日項(xiàng)目開始，柯馬需要對廣汽菲亞特要求的焊點(diǎn)分布進(jìn)行工藝分析后，三維工程師先進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，18臺機(jī)器人分布為上面吊掛10臺，下面安裝8臺，以便用49秒的極限速度實(shí)現(xiàn)焊接。之后，仿真工程師在軟件平臺上進(jìn)行模擬確認(rèn)設(shè)計(jì)可行性，比如運(yùn)行過程中機(jī)器人之間是否會打架，機(jī)器人的手臂能否避開焊槍等。模擬完成后，調(diào)整的結(jié)果再交給三維工程師進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。2011年6月28日項(xiàng)目完成。柯馬的20名工程師僅花了半年的時間就完成了一系列頂尖的模擬測試。

機(jī)器人助手

目前為止，柯馬是在中國國內(nèi)汽車機(jī)器人產(chǎn)線仿真模擬項(xiàng)目做得最好的企業(yè)。八年前丁裕冬加入柯馬時，柯馬已經(jīng)開始用西門子的Robcad軟件進(jìn)行仿真。他并沒有經(jīng)歷過中國汽車機(jī)器人產(chǎn)線設(shè)計(jì)的蠻荒時代，丁的前輩們經(jīng)歷過。15年前，仿真軟件還沒有引入到中國，當(dāng)時的柯馬工程師只能憑自己的大腦來設(shè)計(jì)，想象機(jī)器人手臂怎么運(yùn)動、夾具應(yīng)該怎樣避讓、焊槍如何避開。隨著全球頂尖的汽車制造商要求柯馬在華工廠建設(shè)的機(jī)器人生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)3D規(guī)劃及模擬測試，柯馬意大利總部的技術(shù)團(tuán)隊(duì)開始把西方的仿真模擬技術(shù)帶入到中國。

首先要選擇的是仿真模擬的軟件平臺。丁裕冬告訴《環(huán)球企業(yè)家》，汽車機(jī)器人產(chǎn)線中用得最廣的是西門子早年推出的Robcad軟件和新近推出的Process Simulation軟件。“汽車工業(yè)的巨頭們，大眾、奧迪、通用汽車、福特、沃爾沃等，這些排名前15的整車廠在選用工程團(tuán)隊(duì)搭建汽車機(jī)器人產(chǎn)線時，超過80%都是用的我們西門子的軟件平臺。” 張沖莉說，菲亞特傾向選用柯馬的機(jī)器人，沃爾沃選用庫卡的機(jī)器人，大眾用ABB的機(jī)器人，各家不一，但幾乎全部都用西門子的軟件平臺進(jìn)行機(jī)器人產(chǎn)線的仿真模擬。西門子在這個領(lǐng)域是絕對的王者。

張沖莉介紹，Robcad和Process Simulation軟件都有底層數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)在市面上所有的機(jī)器人的數(shù)字化信息，全部都收納到西門子軟件的底層數(shù)據(jù)庫中。仿真工程師只需要在西門子軟件上選擇機(jī)器人的品牌和型號，一個模擬的機(jī)器人就會出來。這個底層數(shù)據(jù)庫也會經(jīng)常升級，添加新面世的機(jī)器人信息進(jìn)去。這是西門子軟件平臺能夠占據(jù)主要市場份額的重要原因。

即便已經(jīng)有了仿真軟件，但丁裕冬在八年前加入柯馬時，整個中國會用西門子Robcad軟件的人屈指可數(shù)，柯馬中國也僅有兩個從意大利過來的工程師會用，柯馬機(jī)械工程部工藝工程經(jīng)理Riccardo Piegaia就是其中之一。跟其他意大利工程師僅在中國待幾個月的時間做項(xiàng)目就回國不同，Riccardo Piegaia在中國一待就是十年，教會了一批批的工程師用仿真軟件進(jìn)行模擬。“國內(nèi)現(xiàn)在會用Robcad軟件的人，可能有1/3是Riccardo或他的徒弟教的。”丁裕冬說。

隨著仿真軟件的升級和功能日益強(qiáng)大，越來越多需要在物理產(chǎn)線中做的工作可以轉(zhuǎn)移到軟件中實(shí)現(xiàn)，比如安全區(qū)域的選擇。如何提高產(chǎn)線的設(shè)計(jì)速度，更少減少物理產(chǎn)線的損耗。

廣汽菲亞特二期的Open Gate工位的實(shí)現(xiàn)過程，則是未來制造業(yè)的一個雛形。簡單重復(fù)的機(jī)械勞動和人力所不能實(shí)現(xiàn)的勞動，將通過機(jī)器人來替代。未來人力則更多的是像張沖莉、Riccardo Piegaia、丁裕冬所做的工作，想方設(shè)法讓工業(yè)機(jī)器人變得更聰明、高效。