疫情的影响引爆了零接触商机
新冠肺炎疫情仍在许多国家和地区肆虐,并形成了影响未来全球人类生活和工作方式的三大趋势。一是在全球化时代,没有一个国家能够独善其身。鉴于许多国家在这次疫情中经历了口罩和呼吸器等最基本的防疫物资,各国必须有能力独立生产,以维持下行波或其他即将到来的流行病的安全供应。
此外,全球跨国公司也意识到,在中美贸易战和疫情冲击原有供应链后,必须对其建立多年的生产基地和供应链进行调整。三是受疫情隔离和流量限制影响,制造业和服务业将加快引进无人驾驶和工业自动化技术,保持生产力。机器人仍然是一个长期的刚性需求。
重视自动化,加快工业机器人产业复苏
2018年,全球安装了422271台工业机器人(与2017年相比增长10.8%)。工业机器人主要用于装配/拆卸,搬运操作/机器维护,焊接/焊接。这三项占多关节工业机器人总安装量(截至2018年底工业机器人数量)的73.4%。从2010年到2018年,全球工业机器人增长了三倍多(2010年为12.1万台;2018年为42.2万辆)。制造业的前三大应用是汽车相关行业(29.7%)、电气和电子行业(24.9%)以及机械和金属行业(10.3%)。
由于中美贸易战摩擦导致包括机器人在内的机械设备投资低迷,2019年全球工业机器人装机量比2018年下降14%。展望后续,汽车零部件市场的企稳、5G电信设备的需求、新型消费电子产品的问世、自动化需求的趋势等都将有助于工业机器人应用的复苏。然而,2020年的安装数量仍将低迷。
2019年的中美贸易战引发了制造业的海外浪潮。原本预计将从2020年第二季度开始复苏的需求,因肺炎疫情而被推迟。疫情还凸显了全球制造业供应链高度依赖单一国家的风险。中美贸易战和疫情的影响使得企业加速引进自动化设备,机器人的应用范围逐渐扩大。从中长期来看,用于分散生产,解决人力和手工运输成本,减少人力变量。仍将是制造业最重要的考虑因素。疫情促使企业关注自动化问题,工业机器人是长期刚性需求。
自动导引车甚至有自己的品牌。台湾许多电子企业正逐步从生产消费类电子产品转型,走出传统的代工,透过多元化的经营方式,开发更具附加值的智能机械领域;机器人和智能制造都是重点。中美贸易战和肺炎疫情不会拖累台商在研发领域的投资。他们还将把其他生产基地和在新市场建立潜在业务视为一种布局选择。
智能存储系统和自主移动机器人
电子商务给全球零售业带来了变化。新零售是一场物流、资金流和信息流的战斗。高性能和智能化的仓储系统是胜利的关键。预计仓储系统将加速从自动化向智能化的过渡。除了AGV(自动导引车)和AMR(自主移动机器人)之外,商业公司的发展也需要智能存储系统的建设。
立志发展智能存储系统的台湾厂商,正在为当前小而多元的工业自动化升级,建立完整的系统服务供应链。除了国内市场,主要的增长动力将来自于生产单元自动化的引进、智能电子商务仓储,以及中国大陆、美国和发展中国家的需求。在后疫情时代,构建具有关键技术的智能存储系统的关键因素是强大的智能调度技术、高效的智能存储和运输技术,以及能够吸引流量的高价值服务解决方案。其中有几项核心技术值得研究:
- 货物分配逻辑:将进出库预测技术与商品相关分配存储空间相结合的预测分配技术。
- 空间传感定位技术:
- 利用机械定位+视觉正确控制自行式车辆(
- 使用带有天花板功能的SLAM(同时定位和绘图)模式进行定位和导航。
- 采用可见光定位技术进行误差补偿,提高精度和稳定性。
- 人机协同路径规划算法:采用优化的多目标并行调度引导算法,为人和自驾车提供最优的调度和路径规划。随着仓储行业开始在现有的工作环境中引入自主移动机器人,员工与机器人如何分工以及如何提高现场作业效率的问题也随之产生;人机协作仍将发挥关键作用,而人机协作模式的创建柔性物流中心将是最适合台湾中小企业仓库转型的模式。
AGV的发展趋势是逐步向灵活、灵活、能够独立自主导航的AMR发展。在固定磁条轨道上行走的方式将逐渐演变为不需要磁条轨道的自主行走。AMR的特点是利用激光雷达实现外部标记物引导,建立集中调度、云控的调度系统,具备人员协同工作(安全)能力和与外部设备通信(WiFi-6、5G)能力。
AMR本身也将添加传感器来执行AI功能,例如视觉传感技术与AI解决方案相结合;它逐渐变得与人眼相似。在智能制造的趋势下,机器视觉与机器人的结合已经出现。将广泛引入工厂和仓储等工业应用。受疫情影响后,中小企业需要的是将柔性机器人生产单元整合到现有的制造流程中。将传统AGV升级为AMR,效益可提高40%以上。这样的应用将成为工厂智能化应用的主流。
装备机械臂的AMR在工厂进行物料搬运,发展智能仓储。在商店拣货,在餐厅提行李,送餐,协助客户服务。开展医院内物品运输,未来有可能进入家居市场,担任家政、清洁、护理等工作。预计到2025年,amr相关硬件和软件的全球市场规模将达到18.7亿美元,2018-2025年的复合年增长率为20%。
5G+WiFi通信技术赋能机器人智慧
研究表明,全球超过70%的企业经理认为,高度的网络化将为企业运营创造更多的可能性。通过社交媒体、移动通信技术、各种传感器与客户互动,不仅是工业制造业,也是服务业的数字化转型。数字化转型前需要数字化赋能,数字化赋能将推动通信技术、区块链、边缘计算技术的发展。
工厂内互联设备数量不断增加,高速、低时延、高负载的数字化信息不断衍生,如digital Twin、全云控机器人、全沉浸式AR(增强现实)工厂远程应用、全面透明的供应链管理模式等,是后疫情时代制造业数字化转型的布局技术。
近年来,在欧美电信及行业相关展会上,除了IoT、Cloud、Platform、Manufacturing Execution System (MES)等,5G是最受关注的话题。5G移动宽带技术将对全球移动通信产业和消费者产生影响。除了比现有的4G移动宽带速度更快之外,它将在未来提供具有高社会和经济价值的各种应用,以创建一个超级连接和互联的社会。即智能技术+ 5G将在应用产业创造价值;5G与控制、视觉和传感等基础技术的融合可以衍生出其他通用技术或增强现有智能技术的性能。通过智能制造技术与5G的融合,有望实现多领域的应用场景,为各种工业场景提供平台。
预计2020年至2035年,全球5G/6G产业链投资将达到3.5万亿美元。这些投资将在各种应用行业创造超过20万亿美元的产值。5G应用将为全球制造业带来超过15万亿美元的市场规模。5G技术被视为支持智能制造转型的关键技术,它可以连接广泛分布和分散的人、机器和设备,构建统一的互联网,走向智能制造。5G技术帮助制造业摆脱了过去无线通信的混乱应用,对工业互联网的实施和智能制造的转型具有积极作用。
5G的三大优势:大带宽、低时延、海量连接,正好满足了传统制造智能制造转型对无线网络应用的需求,可以满足工业环境下设备互联、远程交互的应用需求。5G技术在物联网、工业自动化控制、物流跟踪、工业AR和云机器人等工业应用中发挥着关键作用。5G在制造业应用的可能场景如下:
- 自动化控制:5G可以提供极低时间延伸、高可靠性和海量连接的网络,使闭环控制应用通过无线网络连接成为可能。例如,5G的延迟可以低至1ms,下行速率可以达到1GMbps以上,一个小区最多可以支持数百万个连接。然后,在云中执行自动化控制后,可以通过5G网络连续测量系统控制周期中的每个传感器,并将测量数据传输给控制器进行控制执行。
- 生产可视化:5G技术可以在3.5GHz或28GHz(国家通信委员会NCC解释频带)频段以每秒超过1Gbps的速度传输数据。有了这项技术,下载一个高质量的电影铃声只需要一秒钟。这样就可以实现对现场的实时监控。
- 远程维护:5G的低时延几乎与远程设备和生产同步,可以通过远程对设备进行检修和维护。目前的远程协作和分散设计也存在时间延迟问题。在未来5G大规模应用之后,这个时间延迟几乎可以忽略不计。
- 工业AR:在5G环境下,增强现实AR从云端到AR显示内容的传输时间不超过20ms。它将在未来智能工厂的生产过程中发挥更重要的作用。如工艺与生产过程监控、生产任务分配指导、人工装配工艺指导、远程专家协作支持等。
- 物流跟踪:5G可以动态跟踪更大范围的过境货物,特别是在对温度控制特别严格的地区,例如对储存温度要求严格的药品运输,并提供在线监控和跟踪。
- 云机器人:5G的网络切片技术可以为云机器人应用提供端到端的定制化网络需求。强大的网络能力可以极大地满足云机器人低时延、高可靠性的挑战。
此外,回顾20年前,WiFi标准802.11B的网速为11Mbps,到WiFi6的网速为9.6Gbps,提升了近千倍。还有Wi-Fi 6技术,它实现了高速、低延迟和低部署成本。预计将与5G技术互补,在工厂中使用。由于其信号的穿透性,场景是高速大带宽的5G。功率较弱,用于厂外信号传输。Wi-Fi 6是室内网络接入的绝佳选择,特别是在更多用户使用接入点的地方。5G+WiFi智能工厂不仅可以强化流程,而且5G和Wi-Fi 6都是建立在相同的基础上并共存的,可以支持不同的用例。在疫情过后的5G时代,可以与5G技术互补的WiFi6仍然受到重视。成为工厂内部无线网络的首选。
在后疫情时代,企业被迫重新审视供应链、管理模式。为了避免对单一国家的过度依赖,跨国公司将采用分散的管理制度,积极建立双平台制造基地;随着生产工艺的变化,中小企业也会受到影响。换句话说,需要的是柔性自动化,以减少智能制造的投资规模;将机器人生产单元整合到现有流程中,特别是智能存储系统和自主移动机器人的发展,以及5G和新一代Wi-Fi通信技术将赋能机器人的智慧,工业机器人仍然是一个长期的刚性需求。