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协作机器人做船舶焊接,究竟能不能成?

作者:小编 时间:2024/9/6 13:57:30

         从工信部发布的数据来看,截至2024年6月底,我国船舶手持订单量17155万载重吨,同比增长38.6%。仅2024年上半年的手持订单量,就已超过2016-2023年任一年度的全年总量。

进入“高度景气区间”的船舶工业面临着“提速+保质”交船的双重挑战。


协作焊接的新“用武之地”


根据高工机器人在调研中获悉,焊接作为船舶建造工程的关键环节之一,在一艘船的整体制造成本中占比约为30%,但自动化率仅有5%左右。目前,焊缝短、结构形式多样的分段舱室等中组立,还是采用手工焊的方式进行。


在订单量高速增长之下,造船厂的交付压力随之加大,船舶焊接亟需可靠且高效的自动化焊接方式替代一部分的传统人工,助力缓解订单交付的压力。有需求的同时,船舶行业对焊接自动化设备的价格接受度较钢结构行业的高,更看重解决问题的能力。


瞄准船舶焊接这一“风口”,不少工业机器人本体厂商及集成商蜂拥而上,想要分羹些许。但在实际测试应用中,众人发现,传统工业机器人的示教型编程耗时长,且无法适应工作空间狭窄,无法满足船舶制造对高效、灵活和智能生产的需求。


“免示教”焊接技术是产业链企业给出的其中一个主流解决方案,但这项技术仍处于早期发展阶段,落地周期长,实际完成交付的较少。


正是上述情况,给协作机器人厂商以跻身船舶焊接开了一个“缝”。


为什么这么说?


理论上来说,协作机器人的易用性和灵活性使其天然更加适合船舶焊接。


在灵活性上,协作机器人设计的初衷就是提高机器人的安全性,如其名,能够与人协作,无需加装安全围栏。加之协作机器人的占地面积较小,自重普遍较轻,也就意味着,工人可以相对便捷地抱起协作机器人挪动其位置,且对大工件、复杂异形件的适应能力较高


在极其狭窄的场景中,焊工需要趴着或是躺着以极不方便的姿势完成焊接。在此场景中,焊工也可以把协作机器人当作一个“工具”


在易用性上,协作机器人能够通过拖动示教路径点的记录,并配合相对易用的图形化编程,降低对操作者的专业要求,普通一线操作工可在培训后上手。


据高工机器人的调研了解,与工业机器人焊接相比,协作机器人焊接整体成本低了近一半。(价格的配置采用国产本体)


一时间,市场对协作机器人的期待值瞬时拉满。协作机器人企业紧盯这一“天时地利的缝”,作为工业机器人的“补充”也好,“替代”也好,希望在船舶焊接应用中占有一席之地。


反观造船厂亦寄希望于协作机器人,去解决当前工业机器人尚未解决或是解决得并不好的细分应用。此前业内曾有传闻称,某造船厂计划采购约600台协作机器人。(但高工机器人在近期调研中获悉,这一计划已产生变数)



协作船舶焊接,究竟能不能成?

热潮之下,声音各异


协作机器人在船舶焊接中的应用,真的如理论与理想的那般好吗?


高工机器人在近期的走访调研中了解到了一线船厂测试应用的实际效果,也听到了来自各路厂商的不同声音,有人看好亦有人不看好


可以用一句话来总结:理想很美好,现实很骨感,但请不要气馁


一家提供协作机器人应用解决方案的企业负责人对高工机器人表示:“船厂对协作机器人的理解就是比较好用的智能焊枪。”


但事实上,某造船厂负责人在接受高工机器人调研时直言:“最初协作机器人的卖点是在分段制作时使用,但事实上用起来还不如焊枪。”


他表示,协作机器人在实际的船舶焊接应用中存在以下两个情况:


1、操作性还是不尽如人意,往往需要太长的辅助时间,而不是立刻进入焊接状态。


2、人工移动看似方便,但仍难免出现磕碰甚至是掉落,问题出现后,协作机器人的精度如何保障?


就效率问题来说,尽管是拖动示教,但是协作机器人还没开机就已经耗费了很多时间,效率太低了

大连造船厂工具实业公司某技术负责人向高工机器人解释道,协作焊接虽然可以拖动示教,但只能定起点和终点,只适用于组对精度基本没有误差的,中间焊缝如果有间隙就识别不了,还是要靠线激光相机去示教。

再现实一点来讲,在船厂嘈杂、恶劣的生产环境下,工人并不喜欢需要小心翼翼使用的机器。就这个问题而言,一家协作机器人系统集成商的负责人对高工机器人表示,在部分造船厂中,不仅是生产现场的工人对自动化设备有抵触心理,甚至专门研究焊接工艺及自动化的人也都对机器人等新事物有一些抗拒。

某焊接系统集成商企业负责人对高工机器人表示,在他看来,协作机器人只是船舶焊接的一个过渡性产品,最终还是要回归使用工业机器人。

高工机器人在调研走访中听到最多的声音有两种,其中一种是:“协作机器人厂商普遍不懂船舶焊接场景,或者说理解得不够深,因此没法配套解决方案工艺。”

一位造船厂的焊接高级工程师直言:“不光协作机器人厂商,大部分(自动化设备)厂商都在凭想象做产品,把造船想的和工程机械或者钢结构一样。”

多位业内人士均表示,船舶焊接比钢结构焊接要更难船舶焊接主要以中厚板为主,涉及的焊缝结构形式多样,对应需要的焊接工艺(诸如多层多道焊、激光复合焊等)也更加复杂,且现场工况复杂。

多层多道焊、激光电弧复合焊对于协作机器人而言难度较大,就连工业机器人能够做到的厚度以及实现的效果都十分有限。某协作机器人本体厂商坦言,这对大家(协作机器人厂商)来说仍是入门的阶段

加上船厂装配精度并不算高,尽管是相同结构的工件也存在一定的偏差,焊缝精度偏差较大,协作机器人面对新的工件就需要重新拖动示教,操作工作量巨大,效率难提升。

放下幻想,先解决一部分问题?

有意思的是,造船厂对自动化设备厂商有“怨言”,自动化设备厂商同样也对造船厂有“不满”。

上文所提:
高工机器人在调研走访中听到最多的声音有两种,其中一种是:“协作机器人厂商普遍不懂船舶焊接场景,或者说理解得不够深,因此没法配套解决方案工艺。”

而高工机器人听到最多的另一种声音则是:“造船厂等终端用户对机器人、机器视觉等自动化设备有着不切实际的幻想和期待,但事实上机器人能够解决的应用本来就是有限的。”

一家企业在接受高工机器人的调研时直言,客户愿意出的钱并不多,但却期望拥有具身智能焊接人”,能够直接替代焊工。这对于提供设备的厂商而言,根本无法在成本和功能、性能上找到结合点。

“终端客户对机器人和机器视觉的理解过于粗暴了,觉得机器人(无论协作或工业)就像人一样,加上机器视觉的机器人就更加无所不能了。”一家焊接系统集成商企业负责人对高工机器人表示。

那么,协作机器人的船舶焊接路究竟还能走下去吗?

一家造船厂的技术负责人表示,更看好“协作机器人+AGV+机器视觉”的融合应用,认为更符合船厂的实际情况。

但也有协作机器人本体厂商表示,更看好移动式的小推车工作站,即协作机器人+小推车。他认为,加上AGV/AMR的造价太高,船舶场景也跑不了移动底盘,价值不大。

迹象表示,市场正在构想是否可以用:①“协作机器人+免示教+移动”方案、②磁吸底座方案,去解决当下船舶焊接中的部分问题。

已有几家协作机器人本体厂商与3D结构光、线激光相机企业接触,合作开拓协作机器人的免示教解决方案。

一家协作机器人本体厂商在接受高工机器人的调研时表示,方案目前看来是可以用的,但还需要去现场实测,以及调研客户对免示教方案的价格接受度、落地的难易程度等,后期维护也可以预见存在挑战。

不过这样下来,成本必然增加。某大型造船厂的焊接负责人表示:“相信厂商会把这个价格打下去的。”

“骨头”虽硬,但是“补”啊
该上还得上

面对一个新场景、新应用,市场中有截然不同的看法十分正常。有人看好,有人不看好,这都不是最重要的,最重要的是设备厂商是否有“啃”下这块硬骨头的决心与行动,以及终端用户是否真的给足了配合与耐心。

再次回到前面对此次调研总结的那句话:理想很美好,现实很骨感,但请不要气馁。

协作船舶焊接究竟是否能成,就交给时间去回答吧。



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