印后加工中的“機器人同事”

徐世垣

據(jù)國際機器人聯(lián)合會調查顯示，到2020年全球將安裝170多萬臺新的工業(yè)機器人。可編程的“機器人同事”很快也會在印刷廠出現(xiàn)嗎？

如今，機器人在印刷行業(yè)的使用正在蓬勃發(fā)展，如MBO公司的Cobot Cobo碼垛機器人已經投入應用，Baumann公司也在使用BASS協(xié)作機器人。

德國Baumann（寶曼）公司的經理Markus Frick確信：“那些不愿實施自動化的人，遲早會遇到問題。”這意味著印后加工企業(yè)在自動化方面還有很大的潛力。沒錯，在印刷車間許多過程早已高度自動化運行，而在印后加工中許多材料仍然靠手工搬運，需要大量人員。 ?印后加工是印刷生產中勞動密集程度最高的部門，這并非新的見解。也正因如此，印后加工的技術工人特別短缺，許多工作根本沒有人去干。

據(jù)印刷和媒體協(xié)會的調查，雖然印刷和媒體行業(yè)培訓職業(yè)的新合同數(shù)量略有增加，但培訓率下降。40%的培訓公司稱，他們提供的所有培訓崗位占不滿，因為適合的求職者太少。而且招聘技術工人非常困難，只有15%的企業(yè)能夠找到空缺職位的員工，69%的企業(yè)很難找到，甚至16%的企業(yè)根本找不到。短缺的人員大多通過員工加班或現(xiàn)有員工相應的技能來彌補。

“機器人同事”嶄露頭角

如今在工廠中使用的機器人被大家親切地稱為“機器人同事”，那么這些“機器人同事”是否能替代上文提到的空缺職位呢？

前不久，MBO公司采用碼垛機器人的事情引起了轟動，該公司的開發(fā)經理Sebastan K?nig說：“我們不能完全解決技術工人短缺的問題，但是我們可以幫助客戶解除這個困難。這主要涉及包括印后裝訂在內的手工業(yè)，因為裝訂不僅是消耗體力的工作，而且需要技巧、眼力和高品質。”在這種情況下，MBO公司采用碼垛機器人顯然觸及了敏感處。機器人將折疊好的書帖由收紙裝置取下放在紙臺上，這是一種單調、消耗體力的工作，代替了人工搬運沉重的紙張。

Baumann公司廠在自動化解決方案中也依賴于機器人技術，該公司的自動闖紙機經過長時間使用之后，現(xiàn)在采用BASS（Baumann自動裁切系統(tǒng)）進行自動化裁切。

機器人面臨的挑戰(zhàn)性

使用機器人代替一些人工作業(yè)聽起來很簡單，但做起來并不容易。例如，在金屬加工行業(yè)，機器人大多與具有剛性和穩(wěn)定性的材料有關系，而在印后加工中的處理過程很復雜，如對紙張要求很高，紙張靜電、表面敏感等都是裝訂工必須處理的參數(shù)，機器人必須模仿這些參數(shù)。

MBO開發(fā)經理Sebastan K?nig說：“標準化的生產過程很少，因為紙張介質及其制作的產品非常個性化。這取決于很多細致的感覺，如受過培訓的裝訂工知道，在出現(xiàn)靜電問題時必須做什么，并如何把折疊好的成捆紙堆放在穩(wěn)定的紙臺上。我們面臨的挑戰(zhàn)是，如何把這種細致的感覺和裝訂工多年的專業(yè)經驗教會給機器人。”

Baumann公司的經理Markus Frick也看到了處理紙張材料的挑戰(zhàn)：“我們有多種材料，每天的情況或天氣條件都不同。比如，同一個紙堆由于紙張的上下位置不同，重量也不同，人在這種情況下會基于經驗直覺地工作，但對于機器人來說是一個非常復雜的傳感系統(tǒng)。”

目前的機器人技術尚未達到較高的水平。2008年試驗推出了一款通過機器人自動裝載過程的闖紙機，但當時在市場上并沒有實現(xiàn)應用。MBO經理Sebastan K?nig認為，最重要的原因是成本太高 （10年前機器人技術還很貴），另一個重要原因是技術尚未成熟。但是近年來發(fā)生了很多變化，他說：“目前有很多公司甚至是許多初創(chuàng)公司，專門為各種行業(yè)制造機器人和編程，從經濟性的角度來看，這使得機器人的應用非常具有吸引力。”

人類與機器人“手牽手”合作

另一方面，無論是Sebastian K?nig還是Markus Frick，都沒有注意到人類員工方面的感受。Markus Frick說：“幾乎與所有新技術一樣，大家都有一種好奇心，同樣也有一種懷疑的態(tài)度。但如果能夠合理地介紹系統(tǒng)提供的優(yōu)勢，就不必害怕與機器人接觸。”

相反，Sebastian K?nig則表明了企業(yè)對機器人的高度認可。“機器人同事”被客戶視為可以替代裝訂工人體力工作的伙伴，這不僅涉及到不可替代的人體工程學，也涉及到如何按照這種方式為員工提供更有吸引力的工作崗位。

現(xiàn)在機器人和人類可以“手牽手”合作：所謂的協(xié)作機器人或碼垛機器人不用護圈、隔離或光屏障，就可以成為企業(yè)的有力助手。當人靠近機器人時，傳感器和探測器可以確保機器人停止運動。通常，Cobot碼垛機器人較小，在生產環(huán)境中比工業(yè)機器人的占地面積少，并且是移動的，因此更靈活，可以快速適應不斷變化的要求。此外，沒有防護欄還可以節(jié)省空間和成本。例如，碼垛機器人在幾分鐘內可以被安放在最需要的收紙裝置上。在BASS自動裁切系統(tǒng)的情況也涉及協(xié)作機器人，該系統(tǒng)提供的防護欄滿足了裁切系統(tǒng)的安全性要求。

但是，靈活的Cobot碼垛機器人在效率上受到了限制。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人是一個以極高的性能完成其程序的強大工具，因此必須加以屏蔽，以防止事故的發(fā)生。

印后裝訂的智能化有很大潛力

MBO和Baumann公司的這種第一批機器人系統(tǒng)肯定不是唯一的，因為如前所述，印后裝訂在智能化方面仍有很大潛力。海德堡印后加工經理Michael Neugart強調：“在重復密集的活動中，在裁切機、折頁機上搬運和在糊盒機上裝載時，機器人將起到重要作用。在2020年德魯巴展會上觀眾將看到來自海德堡的一些機器人產品。”

馬天尼的機器人技術在智能化方面也起著重要作用：從狹義上看，雖然瑞士制造商沒有使用機器人，但是馬天尼的整個印后加工4.0理念（也就是設備的智能聯(lián)網(wǎng)）都基于機器人技術。例如，全自動的Infini-Trim三面切書機與Vareo膠訂機形成一個內聯(lián)二重奏，嚴格來說并不是三面切書機，而是裁切機器人。

Horizon公司營銷經理Birgit Wienck認為，印后加工企業(yè)的機器人技術呈現(xiàn)上升趨勢：“機器人技術遲早將在印后加工中占據(jù)一席之地。特別是由于技術工人短缺，機器人用于可重復的活動是很理想的。”

對Baumann公司來說，BASS自動裁切系統(tǒng)尚未達到開發(fā)的最終階段：“當然，我們將繼續(xù)研究哪些過程和任務仍可以自動化。我們已經做完了自動化闖紙任務，現(xiàn)在進行自動化裁切工作，在該領域肯定還有其他的過程可以實現(xiàn)自 ? ? ?動化。”

機器人的銷售顯著增長

機器人和自動化在全球和德國都有顯著增長。2018年，機器人行業(yè)的銷售額首次達到150億歐元，增長4%。其中，統(tǒng)計了機器人、集成裝配以及工業(yè)圖像處理的數(shù)據(jù)。

德國機械及制造商協(xié)會主席Wilfried Eberhardt指出，全球對德國的機器人技術和自動化的需求量仍然很高。然而，一般性的政治不確定性和全球經濟放緩導致了比原預期的增長適度減緩。他謹慎地預測：“目前我們預計2019年增長率為2%～5%。”

如果只看機器人的銷售額，不包括集成裝配和工業(yè)圖像處理，那么2018年德國在國內國外的機器人銷售額減少了3%，達到41億歐元。這主要是由于汽車銷售疲軟，特別是在中國這個主要市場。一般工業(yè)的份額，即汽車工業(yè)以外的行業(yè)，2018年由47%下降到38%。2018年德國的機器人生產下降9%，降至24500臺。2013～2018年，德國生產機器人的數(shù)量每年平均增長4%，同期出口每年增加7%。這表明在2013～2018年，國內市場平均變化率增加了9%，德國仍屬于全球五大銷售市場之一。

機器人在各行各業(yè)的應用

從全球范圍來看，機器人密度最高的是韓國。據(jù)國際機器人聯(lián)合會稱，韓國每1萬名員工中有710個機器人;其次是新加坡，每1萬名員工中的機器人密度是658個;而德國每1萬名員工中有322個機器人;日本有308個，10年前日本還占首位。

汽車和電子工業(yè)中可編程的機器人同事占有最高的份額。2017年韓國的汽車工業(yè)每1萬名員工使用2435個工業(yè)機器人，這是2010年的兩倍，是迄今為止最高的數(shù)字，其原因可能是為混合電動汽車增長的市場需要生產電池。2017年，德國汽車行業(yè)每1萬名員工中總共擁有1162個機器人。（資料來源：國際機器人聯(lián)合會）

責任編輯：薛金萍 xjp@cprint.cn