工业机器人的发展势态与专业建设

第一章感受工业机器人技术的应用第四次工业革命系统基于信息物理系统（CPS）融合第三次工业革命用电子和IT技术实现制造流程的进一步自动化第二次工业革命随着基于劳动分工的、电力驱动的大规模生产的出现第一次工业革命随着蒸汽驱动的机械制造设备的出现18世纪末20世纪初20世纪70年代现在1784年第一台纺织机1870年第一条生产线美国辛辛那提屠宰场1959年第一个可编程逻辑控制器PLC工业1.0:机器制造，机械化生产；工业2.0:流水线，批量生产，标准化；工业3.0:高度自动化，无人/少人化生产；工业4.0:网络化生产，虚实融合。工业4.0人类将迎来以信息物理融合系统(CPS)为根底，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。中国制造2025制造业大国制造业强国世界强国中国制造2025中国制造2035中国制造2045强国之列强国中位强国领先地位总体规划：三十年，三步走。3月6日，苗圩：中国从制造业大国向制造业强国的转变，大概需要三个十年左右时间。其中，?中国制造2025?是三步走的第一个十年行动纲领，也是一个路线图和时间表。中国制造202520世纪初现在汽车制造生产线机械加工生产线家电制造生产线双臂机器人生产线工业机器人技术的行业应用第二章工业机器人的开展势态机器人概要机器人产业规模有多大？中国机器人产业能否爆发式增长？中国机器人产业化开展模式中国机器人产业化难点在哪里？机器人概要—机器人分类1、工业机器人：能够实现自动控制、可再编程、多功能、多用

途、具有3个及以上可编程轴、位置以固定或移动的工业自动化设备2、智能效劳机器人：包括专用效劳机器人和家用效劳机器人〔1〕专用效劳机器人：专用效劳机器人是在特殊环境下作业的机器人。救援机器人〔2〕家用效劳机器人：家用效劳机器人主要是效劳人的机器人。机器人概要—机器人分类〔3〕智能效劳机器人的分类：机器人概要—机器人分类机器人概要—机器人的组成机器人概要—机器人的组成机器人概要〔三〕机器人应用行业焊接、喷涂、涂胶、码垛、搬运、装配、检测、分拣、包装等〔四〕机器人应用对象

汽车、电子、食品、医药、物流、玻璃、注塑、化工、纺织、航空航天、机床等〔五〕机器人应用领域特点 1〕大批量、流水化； 2〕简单、繁琐、高强度； 3〕买得起、用得起； 4〕工序明确； 5〕有技术和管理能力机器人概要〔六〕机器人产业国内外品牌ABB、库卡、安川电机、发那科、柯马、史陶比尔、川崎那智不二越、欧地希、爱德普、倍福、UR等1、国际主流品牌沈阳新松、广州数控、安徽埃夫特、南京埃斯顿、唐山开元昆山华恒、青岛诺力达、浙江万丰科技、上海新时达、北京高威科、浙江瑞宏、佛山利迅达、广东嘉腾电子、上海众拓、上海沃迪、机科开展、广州万世德、乐佰特、上海电气、济南时代试金、廊坊智通、上海会通、上海英集斯、北自控等2、国内自主品牌机器人企业机器人概要〔七〕机器人技术开展趋势〔1〕工业制造---焊接、装配、搬运等；〔2〕特种环境---国家平安、医疗外科与康复、危险环境作业等〔3〕老年人效劳、家政效劳、教育娱乐等。1、当前机器人开展三大重点方向2、重点关注的前沿关键技术〔1〕仿生材料与复杂构件一体化设计制造技术；〔2〕生物传感器技术〔视觉、触觉、听觉等〕；〔3〕智能感知及生机电信息识别与交互技术；〔4〕不确定服役环境下的动力学建模与控制；〔5〕多机器人协同作业、智能空间定位技术等。机器人概要3、重点关注的产业关键技术〔1〕应用工艺等，相关周边设备集成技术；〔2〕创新设计；〔3〕模块化设计与制造技术；〔4〕智能控制技术；〔5〕系统集成技术；〔6〕平安性技术等。〔七〕机器人技术开展趋势机器人产业规模有多大？〔一〕全球工业机器人市场规模1、全球机器人产业规模—百亿级美元市场机器人产业规模有多大？〔一〕全球工业机器人市场规模2、全球机器人产业格局—欧、日牢占半壁江山机器人产业规模有多大？〔一〕全球工业机器人市场规模3、下游应用情况—汽车、电子份额超半机器人产业规模有多大？〔二〕中国工业机器人市场规模1、中国工业机器人产业规模—百亿级人民币市场中国工业机器人每年新装机数量及预测机器人产业规模有多大？〔二〕中国工业机器人市场规模1、中国工业机器人产业规模—百亿级人民币市场2021年中国工业机器人保有量仅占全球5%机器人产业规模有多大？〔二〕中国工业机器人市场规模1、中国工业机器人产业规模—百亿级人民币市场2021、2021年统计各国使用工业机器人的密度〔单位：每万名员工〕中国机器人产业能否爆炸式增长？〔一〕中国工业机器人开展进入到机遇期1、多年来没有形成自己的工业机器人产业。主要原因：〔1〕受我国制造业开展限制，市场需求缺乏，技术门槛高〔2〕缺少企业参与。〔3〕未能攻克关键零部件瓶颈技术中国机器人产业能否爆炸式增长？〔一〕中国工业机器人开展进入到机遇期2、现在、国内工业机器人开展进入到机遇期。主要原因：〔1〕市场需求发生明显变化〔2〕市场格局改变，吸引了国内企业的积极参与。〔3〕国家开始整体布局构建机器人全产业链。3、我国工业机器人市场前瞻〔1〕工业机器人的市场需求—持续、刚性〔2〕工业机器人开展的临界点已经到来〔3〕一个新时代到来，从互联网到机器人中国机器人产业能否爆炸式增长？〔二〕未来出现爆发式增长的突破口？1、沿海地区、长三角、珠三角开展迅速〔1〕一次购置本钱不超过3个工人年工资总额〔2〕维护本钱不高于1个工人的年工资〔3〕生产效率大于人工的2倍以上用户选用机器人法那么：中国机器人产业能否爆炸式增长？〔二〕未来出现爆发式增长的突破口？1、沿海地区、长三角、珠三角开展迅速例如：多数用户认为理想的采购条件是：单台机器人能替代3个工位，同时2年内回收投资。举例来说，一台焊接机械手本钱20-30万元，可替代2-3名熟练工。东部地区焊接工人工资5000*12*3=18万，2年回本。中部地区焊接工人工资3500*12*3=12.6万，3年回本。所以说，工资是一个敏感系数，投资回收期的临界点是2年。如低于2年投资回收期，1-1.5年，工业机器人的需求量就会上升很快。中国机器人产业能否爆炸式增长？〔二〕未来出现爆发式增长的突破口？1、沿海地区、长三角、珠三角开展迅速民企对用工本钱特别敏感，所以民企的需求量比国企大。以浙江省为例，浙江省“机器换人〞每年组织推进1000项技术改造重点工程，总投资1000亿元以上，占工业投入比重达60%左右。浙江省农民工2500万人。我们假设，1/3行业可使用机器人、1/3企业可使用机器人、1/3工位可使用机器人。一般工厂实行的两班制，一班8小时。而机器人是24小时可以工作，所以浙江省机器人需求是近140万台。中国机器人产业能否爆炸式增长？〔二〕未来出现爆发式增长的突破口？2、需要量大的行业，必将先行—汽车、电子、搬运、食品、医药〔1〕汽车〔2〕电子〔3〕搬运〔4〕食品〔5〕医药中国机器人产业产业化开展模式〔一〕中国机器人产业化开展模式—三步走1、各国工业机器人产业化模式经验国家产业化发展模式特点日本模式产业链分工发展机器人制造厂以开发新型机器人的批量生产优质产品为主要目标，并由其子公司或社会上的集成工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统。欧洲模式交钥匙工程机器人的生产和用户所需要的系统设计制造，全部由机器人制造厂商自己完成。美国模式集成应用，采购与成套设计相结合采购与成套设计相结合，美国国内基本上不生产普通的工业机器人，企业需要机器人通常由工程公司进口，再自行设计制造配套的外围设备。中国模式？国内核心零部件短缺，自己外购零部件组装机器人单体成本太高，需模仿国外机器人或给国外巨头做系统集成。中国机器人产业产业化开展模式〔一〕中国机器人产业化开展模式—三步走2、我国工业机器人产业开展模式的设想中国机器人市场根底低、市场大。中国机器人产业化模式较可行的是从集成起步至成熟阶段采用分工模式。即美国模式〔集成〕-日本模式〔核心技术〕-德国模式〔分工合作〕。中国机器人产业产业化开展模式〔二〕各地上马工业机器人产业园，加速探索之路中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点1、规模化市场应用是前提----1000台才刚刚开始盈利机器人只是一个平台工具，需要对接产品操作环境、工艺才能为企业提供方便。机器人企业100台套起步，500台套持平，1000台套盈利，行业领域方向选择至关重要，并大力开展应用集成商。中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点1、规模化市场应用是前提----1000台才刚刚开始盈利截止至2021年，国内企业中拥有百台以上制造能力的企业也仅东莞启帆〔台资〕、安徽埃夫特、上海沃迪、广州数控、沈阳新松等几家，但年产量均小于500台。中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点2、主机本钱与可靠性是核心机器人产业化更重要要求可靠性，自动化智能化的效益是通过高可靠性表达的。企业第一要求的自动化效益包括投入产出比、无故障时间，其次再考虑机器人本身型号与性能。可靠性受材料、设计、部件、制造、工艺处理、老化调试、使用习惯的影响，产业链长，投入大，需要长期开展才能在业内形成客户信赖的品牌。据统计，目前国产机器人最容易出故障的是高速转动结构件的精度、接口插件、经常操作按钮开关、元器件故障等、制造故障〔虚焊，加工精度没有到达设计要求等〕。中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点2、主机本钱与可靠性是核心汽车生产线对高可靠机器人极其重要。目前来说，中国在推开工业机器人产业都以单台工作站形式，串联系统可靠性，随着串联台数的增加，发生大修的概率就会增加。内资机器人品牌要想开展，可采用单台或很少机器人组成的生产线来满足可靠性要求。中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点3、核心零部件是关键工业机器人关键零部件主要包括：精密减速机、高性能交/直流伺服电机和驱动器及高性能控制器等中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点3、核心零部件是关键中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点3、核心零部件是关键国外主流机器人核心零部件自制情况比照中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点4、技术与商务创新是出路—打造品牌溢价是核心任务品牌：是效益价值和可靠性的表达。工业机器人技术研发方向主要有：〔1〕新材料—提高负载与自重比〔2〕仿生灵巧手—方便灵巧操作〔3〕移动定位—自主导航〔4〕视觉误差补偿、新型结构—降低精密制造本钱〔5〕人机交互—无须编程〔6〕可变刚度柔性关节控制—平安控制中国机器人产业产业化的难点在哪里？〔一〕工业机器人产业化的五大难点5、人机开发本钱越来越高—软件设计必须工程化工业机器人领域中，软件设计必须工程化，在设计阶段、仿真阶段、调试阶段、试用阶段、运行阶段以及维护阶段全面实施。〔当前，成套应用工艺设计、用户使用方便与示教、改变不同功能用途以及可靠性水平成为机器人软件技术的开发重点。〕软件开发本钱越来越高。1980-2021年机器人用软件本钱占比从10%升至40%，电子电器本钱占比从10%升至25%，机械本钱持续下降。中国机器人如何市场化成功〔一〕外乡工业机器人企业五大流派1、类型〔1〕学院派〔2〕数控派〔3〕驱动派〔4〕应用派〔5〕实力派2、代表企业〔1〕学院派--沈阳新松〔中科院自动化蒋新松办〕、安徽埃夫特〔技术路线多，包括哈尔滨工业大学、北航〕〔2〕数控派--广州数控、华中数控、成都广泰中国机器人如何市场化成功〔一〕外乡工业机器人企业五大流派2、代表企业〔3〕驱动派--上海新时达、南京埃斯顿〔两家本身就有驱动 技术、控制技术〕、 上海沃迪〔包装行业转做搬运机器人〕〔4〕应用派--富士康、海尔〔两家均自己做机器人自己用〕〔5〕实力派--首钢中国机器人如何市场化成功〔二〕外乡工业机器人企业的竞争力及成功要素1、外乡企业与外资企业相比的竞争力主要表达在：〔1〕熟悉外乡需求，可以提供及时的效劳响应〔2〕目前仍然有一定的本钱优势〔3〕熟悉的行业做非标准产品、工作站、生产线等甚至直接 交钥匙举例来说：一台工业机器人30-40万元，但承接工作站60-80万元，承接生产线200-300万元。所以，中小企业如果做数条生产线，收入即可过千万甚至上亿。这是国内中小企业转型非常重要的时机第三章工业机器人专业建设思路课程体系建设工业机器人应用与维护专业人才培养目标培养掌握工业机器人自动化生产线的操作编程、维护保养及系统集成的高技能人才。课程体系建设工业机器人专业设置方式一：工业机器人应用与维护专业〔技校专业0208〕方式二：工业机器人技术〔高职专业〕方式三：机电一体化专业〔工业机器人培养方向〕方式四：结合特色专业开设工业机器人应用课程课程体系建设专业基础课工业机器人应用与维护专业专业拓展课程专业课程国家职业资格认定基础文化课课程体系建设应用文写作基础文化课语文数学专业英语德育体育通用能力训练职业指导课程体系建设专业基础课电气维修技术电子控制技术PLC与GOT技术机械装调技术现场驱动技术传感器与测量技术液压气动技术网络通信技术C语言编程课程体系建设专业课程工业机器人在码垛与分拣生产系统中的应用与维护工业机器人在涂胶生产系统中的应用与维护工业机器人在焊接生产系统中的应用与维护工业机器人基本操作与维护工业机器人视觉系统应用与维护课程体系建设工业机器人本体维护与保养专业拓展课程工业机器人系统升级及优化工业机器人夹具工艺设计工业机器人应用系统设计与开发课程体系建设德育语文数学英语体育……文化课机械根底……专业根底课CAD电工电子PLC传感器……驱动网络气动液压专业课保养与维护装配/码垛/涂胶应用综合应用……拓展课系统升级与优化夹具开发其他应用开发……1、2学年第3学年高级技师教学方案模式课程体系建设工业机器人教材/学材建设《工业机器人基础应用与维护》《工业机器人基本应用技术》《工业机器人在涂胶生产线中的应用与维护》《工业机器人典型应用技术》《工业机器人在码垛生产线中的应用与维护》《工业机器人维护与保养》《伺服电机与控制技术》《工业机器人安装、调试