2024(第十一届)高工机器人年会
暨高工金球奖颁奖典礼
万物向新 蓄力笃行
主办单位:高工机器人 高工机器人产业研究所(GGII)
大会时间:2024年12月19日-21日
大会地点:深圳机场凯悦酒店
大会规模:1200人
走进某头部钢结构企业的焊接生产车间,焊花四射,焊接机器人正在连续生产。而在另一生产车间,机器人企业正在安装调试焊接机器人,边上是打包好的焊接机器人,即将送到其他生产基地进行安装测试。
这仅是该钢结构企业智能化的一处缩影。
该企业负责人告诉高工机器人,接下来公司的生产基地都将会陆陆续续的上焊接机器人进行焊接生产。
而走进腰部以下的钢结构企业生产基地,一股热浪扑面而来,闷热难耐,户外气温39°,高工机器人团队站在车间,即便不动,也是满头大汗,而焊接老师傅们则一个个全副武装,一手举电焊面罩,一手持电焊枪,忍受着高温和烟尘,专注地将不同的钢构件焊为一体,即便汗水顺着脸颊流淌,也只是随手一抹。值得注意的是,该生产基地基本看不到年轻人的身影。
前者意味着,头部的钢结构企业正在不断尝试用机器人做焊接的工作。例如鸿路钢构在2015年的时候“机器人”一词首次出现在其年报中,此后,鸿路钢构便不断尝试应用机器人,2023年-2024年期间,公开招标焊接机器人及其相关设备。(详情可点击:鸿路钢构机器人应用史)
后者意味着,焊接环境恶劣,年轻人已经不愿意做焊工,焊工已经成为稀缺性工种。
行业人士向高工机器人透露:“培养一个合格的焊工,需要2-3年,这期间不仅要花费大量的时间成本,还要承担焊工辞职的风险。如果是经验丰富的焊工,过年还要包来回的飞机票,担心焊工过完年不回来了。”
在这种焊工紧迫的前提下,“焊工证”又成为焊工更为稀缺的原因之一。按规定,电焊工作为一种技术型工种,必须持有电焊“双证”(即人社部门颁发的高级技工证和安监部门颁发的安全上岗证)后才能上岗工作。终端企业反馈,一个焊工证只能开一台焊机。
按照现实情况来说,焊工多为低学历人群,焊工证的考核对其而言门槛颇高。
行业人士表示:“有证的电焊工难招到,而且工资要得也高。”
当前,国家正在大力支持设备换新,3月13日,国务院发布《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》(简称《行动方案》),《行动方案》指出,将围绕推进新型工业化,以节能降碳、超低排放、安全生产、数字化转型、智能化升级为重要方向。在重点推进改方案的行业中,钢结构位列其中。
根据《钢结构行业“十四五”规划及2035年远景目标》,到2035年,我国钢结构建筑应用达到中等发达国家水平,钢结构用量达到每年2.0亿吨以上,钢结构建筑占新建建筑面积比例逐步达到40%,基本实现钢结构智能建造。
安徽富煌集团-巨来科技负责人在接受高工机器人调研时透露,以往,钢结构企业的利润比较薄,对于以工业机器人为代表的高端设备,大多处于观望态度,但从2024年开始,能明显的感受到钢结构企业对智能化设备兴趣浓厚。从大方向上看,钢结构企业的智能化趋势是明朗的。
于是,我们看到,在多重因素的推动下,钢结构行业对焊接机器人的需求已至,在这个传统的制造业,涌入了一批批机器人产业链企业,摩拳擦掌。
需求倒逼,钢结构终端亲自下场
“公司的产品或解决方案可以应用在钢结构领域。”
近两年,在大部分的机器人产业链企业的宣传册里都能看到这句介绍。
或许在机器人产业链企业看来,有技术,有产品,理所应当的焊接机器人会像在汽车行业的焊接一样,快速的形成标准化应用。
但事实上,在部分钢结构企业看来,不排除这是机器人产业链企业宣传的噱头。
“这些机器人是近两年买的,但用不起来,只能在角落里吃灰,变成名副其实的‘废铁’。”在参观某钢结构企业的工厂时,该负责人指着一个角落的区域对高工机器人介绍道。
与汽车行业相比,钢结构行业的焊接智能化并不简单,即想象很美好,现实很“骨感”。
首先,就工件的标准化程度来看,国内的钢结构并没有尺寸相关标准,涉及到的种类多达上千种,“小批量、多品种”是其典型特征。每一个工件都可能需要单独的编程,这包括确定焊接点、设置焊接参数、规划焊接路径等,工作量非常大,导致焊接机器人无法用同一个动作完成大量非标件焊接。
在工件方面,钢结构的工件有特厚板、厚板、中板和薄板。钢结构件更多的是30mm以上的厚板,板材装夹和电流大功率工况下容易导致板材应力变形,采用机器人进行厚板焊接无法根据板材应力应变做出轨迹调整,导致焊接轨迹正常但是接口变形,无法保证焊接质量。(仅供参考:我国将厚度大于60mm的钢板称为特厚板,厚度在20~60mm的钢板称为厚板,厚度在4.5~20mm的钢板称为中板,厚度在0.2~4.5mm的钢板称为薄板,厚度小于0.2mm的钢板称为极薄带或箔材。)
在工艺方面,钢结构件领域,如高楼大厦对承重要求高,焊接工艺包括多层多道焊,焊接后还需要进行后期探伤,焊缝质量检测,不能有沙眼,需要依赖专业人员校准+庞大工艺数据库支撑,导致钢构焊接较难实现自动化改造。
此外,钢结构工件的空间也有限,工业机器人在焊接的时候要搭配机器视觉一起工作,但狭小的空间导致机器视觉无法完整的获取拍照信息,影响机器人的焊接。
摆在机器人企业面前的是一重又一重的难关。
钢结构企业直接指出:“近年来机器人行业确实是很卷,但大家卷的不是解决问题的竞争,而是卷价格、软件。”
“市场上大多数的机器人企业说自己可以解决多层多道焊的难题,但实际上,这种情况仅限于实验室,在焊接现场还是无法解决。”
“当前的焊接机器人只能解决钢结构10%工件的焊接。”
造成这种局面,并不只有机器人企业自身的原因。钢结构本身是一个传统的行业,智能化设备的应用尚未普及。这也就导致大多数的钢结构企业和机器人企业都不知道焊接机器人在钢结构行业的具体应用场景,最终演变成,机器人企业对钢结构焊接的了解还浮于表面,解决不了钢结构企业的实际需求。
此外,在产品选择上,高工机器人注意到,大部分的钢结构企业会优先选择发那科等国外品牌的焊接机器人,理由是,国外的产品已经经过时间的考验,而国产的焊接机器人用起来感觉性能差不多,稳定性还待验证。
钢结构终端信任不足,也缺乏大量的现场反馈数据,国产焊接机器人想要起飞,确实难度不小。
话虽如此,但能明显的感受到,钢结构企业的耐心开始不足了,让钢结构行业实现智能化,仅靠机器人企业的努力,将会是一个漫长而艰难的过程。于是以鸿路钢构、富煌钢构、中源控股、中建钢构、杭萧钢构等为代表的钢结构企业,开始纷纷下场研究焊接机器人领域。
胜算几何?
很明显,钢结构企业亲自下场研发焊接机器人领域,有天然的优势。
一是对应用场景理解深刻。钢结构企业长期深耕于钢结构制造与加工领域,对焊接工艺、焊接质量、焊接效率以及焊接过程中可能遇到的问题有着深入的理解和丰富的经验,能更好的把握焊接的需求。
二是工艺数据积累丰富。钢结构企业在长期的生产实践中积累了丰富的焊接技术和工艺经验。这些经验可以转化为焊接机器人的核心技术优势,如焊接参数设置、焊接轨迹规划、焊接质量控制等。
三是反馈迅速。钢结构企业的焊接产品在现场应用的时候,现场工人能够及时获取反馈信息,让其迅速调整研发方向,优化产品设计,提升产品性能。
当前,这批被“逼”下场的钢结构企业,已经在焊接领域有所成就。
例如,2021年鸿路钢构已专门成立了智能制造研发团队,有效地推进了智能化焊接、激光切割、喷涂油漆等方面的应用。
鸿路钢构在这几年间研发或引进了包括全自动钢板剪切配送生产线、智能激光切割设备、全自动BOX生产线、焊接及喷涂机器人等先进设备;研发了下料、坡口、热轧H型钢智能生产、方圆管加工、箱型柱制作、楼梯和预埋件智能焊接等生产工艺;2022年加快了激光智能切割、小型连接件的专业化智能化生产、机器人自主寻位焊接、机器人喷涂等智能化改造,为公司的长期发展打下坚实的基础。
杭萧钢构的子公司鼎泓机械在2023年成功自研钢结构小件(加劲板)的自动焊接控制系统,首次批量化落地多台钢结构加劲板自动焊接工作站;H型钢构件从“下料→组立→焊接→矫正→切割→钻孔→抛丸→喷涂”等全套生产线均实现了自动化设备改造。
富煌钢构成立巨来科技,主要做焊接系统集成业务,据其透露,目前公司研发的产品已经在钢结构腰部企业试用。
中建钢构交付的自研协作焊接机器人适用于钢结构工厂和现场焊接场景,特别在狭小空间、复杂节点等特殊工况有突出优势,应用于深圳前海自贸时代中心项目、中建钢构广东和天津制造基地。
不过,与优势相对的,钢结构终端企业存在的局限与隐患也比较明显,钢结构企业在焊接领域的人才储备相较机器人企业而言略微匮乏。
为了解决这种难题,高工机器人注意到,部分钢结构企业采取控股或间接持股方式,享有机器人企业的技术、产品等多方面资源,以此来弥补人才资源上的不足。
90%蓝海待共同挖掘
正如前文所说,焊接机器人在钢结构的渗透率在10%左右,这就意味着,钢结构焊接还有90%的场景尚未被开发,还处于智能化的早期阶段,尚存巨大的开发潜力和市场空间。
这一现状背后,既有机遇也有挑战。机遇在于,随着技术的不断进步和成本的逐步降低,焊接机器人有望在更多钢结构焊接场景中得到应用,从而大幅提升生产效率和焊接质量。
挑战则在于,如何克服现有技术瓶颈,实现焊接机器人在复杂环境和高精度要求下的稳定作业。
从某种意义上而言,部分钢结构企业亲自下场,不仅可以让其快速了解焊接机器人领域,实现产业链的自主可控,打造降本增效的最优解,同时企业属性也一定程度上可以从传统制造业向高科技企业转型。
从行业的角度看,部分钢结构企业亲自下场也对加快钢结构行业焊接技术水平的整体提高具有积极的意义,进而推动行业对焊接机器人技术的深入认识和广泛应用。
总的来说,钢结构大行业,未来还需要钢结构企业和机器人企业、集成商共同努力。
封面来源:哈工现代
(注:今年,高工机器人团队走访了鸿路钢构、中建钢构、富煌钢构、中源控股等钢结构企业,非常感谢鸿路钢构、中建钢构、富煌钢构、中源控股等钢结构企业对高工机器人团队的热情接待与支持!)