协作机器人成自动化新宠儿汽车工厂无人化不再是梦

协作机器人成自动化新宠儿汽车工厂无人化不再是梦

  自2006年大学毕业走进汽车工厂之后，几乎每一天都在见证中国汽车产业的革新，其中一个最显著的变化就是汽车生产线不断的提高的自动化率。

  从外资集成商到本土化集成商，从人工焊接和喷涂，到全自动焊接和喷涂，从气动拧紧工具到电动拧紧工具，汽车在变，汽车工厂也在变。

  不管是汽车自动化生产技术的发展，还是车企对无人化生产的追求，汽车工厂的自动化进程正在进入最后一公里的关键时刻，比如全工序的完全无人化操作和全流程智能化管理上。

  在成本和可行性的平衡之中，人机协同成为自动化的最佳方案，其中协作机器人（Collaborative Robots，Cobots）以其灵活性、安全性以及与人类协同工作的能力，在搬运、装配和检测等多个工艺展现出独特优势，成为工厂无限接近无人化的关键。

  协作机器人拥有多重优势，包括无控制柜设计让其更易集成到紧凑的生产线中，而简化操作界面，让非专业人员也能迅速上手编程，减少了工厂在技术人员上的依赖，其在中国主要的汽车工厂正逐渐批量应用。

  优傲UR：作为全世界领先的协作机器人品牌之一， UR优傲协作机器人大范围的应用于汽车、电子等行业的装配、检测等环节。其独特的力控功能和拖拽示教式编程方式降低了使用门槛，使得非专业人员也能快速上手操作，也是全世界汽车工厂协作机器人的主要选择，拥有最丰富的应用场景。

  节卡JAKA：专注于新一代协作机器人的研发与应用，以其高灵活性、易编程和安全性能受到市场青睐。其产品线丰富，包括JAKA Zu 3、JAKA Zu 7、JAKA Zu 12等型号，大范围的应用于汽车、电子、食品等多个行业，已经在丰田、日产等汽车工厂开始应用。

  发那科Fanuc：作为全世界知名工业机器人品牌，在日产、本田和特斯拉等工厂具有较高的使用率，其CR系列协作机器人以其高可靠性和稳定能力在汽车工厂中同样存在广泛应用，其在自动化工程和视觉系统方面有绝对领先的技术优势。

  搬运与物流：协作机器人能完成汽车工厂的生产线之间零部件或成品的运送，尤其是汽车零部件制造工厂。通过其强大的感知与反馈系统，自动避让障碍，协作机器人不仅提高了工作效率，还避免了人工搬运带来的安全风险隐患，也是柔性化生产线的最新组成部分。

  装配与拧紧：协作机器人被大范围的应用于零件的定位、螺钉拧紧、结构件的组装等工作。相较于传统的工业机器人，协作机器人的灵活性也使其能帮助人类工人在安全、精准的条件下完成精细的装配任务，且可以依据生产的变化进行快速调整。

  检测与质量控制：与高精度专用设备配合，比如视觉传感器和AI检测系统，协作机器人能够对车辆的每个部分进行非接触式快速检测，确保每辆汽车都能符合严格的品质衡量准则，比如零部件的表面缺陷检测。

  人机协作进一步深化：人类工人与机器人在生产线上的互动将更加紧密，而协作机器人将通过更加智能化的感知技术，实现更高层次的任务分配和协同工作。

  柔性制造与个性化定制的需求：汽车制造业正朝着柔性制造和个性化定制的方向发展，协作机器人由于其灵活性和适应性，能够更好地满足灵活的生产线的部署需求。

  安全技术逐步提升：随着传感技术、AI和控制算法的发展，协作机器人将具备更高级的碰撞检测与避免技术，确保在高效工作的同时不对人类工人造成任何威胁。

  复杂操作中的灵活性与适应性不足：尽管机器人在重复性工作中的效率非常之高，但面对一些复杂、精细、非标准化的操作时，灵活性和适应性仍是一个瓶颈。例如，在汽车装配过程中，一些小零件的装配、缆线的排布、车内装饰的安装等需要极高的灵活性，这些任务对现有的机器人来说仍然具有挑战性。

  人机协作与完全自动化的平衡：在生产线的某些复杂环节中，大规模、全流程的自动化仍难以实现，即使在高度自动化的工厂，任旧存在许多需要人工干预的环节，例如处理突发故障、非标准零件的装配等。如何在这些混合环境中，确保人机协作的安全性和效率，始终是最后一公里的一大难题。

  成本与投资回报率问题：全面实现最后一公里的自动化通常意味着巨大的资本投入，特别是对现有生产线的升级改造。对于中小型汽车制造企业来说，投资高端自动化设备和智能管理系统，可能没办法在短期内看到明显的投资回报。

  2020年至2024年期间，全世界汽车制造商在智能制造和自动化技术领域的投入明显地增加，许多工厂完成了电动化和智能化的全面升级，提升生产效率、降低生产所带来的成本，并为未来的电动汽车、智能网联汽车以及无人驾驶车辆的生产奠定了坚实基础。

  大众德累斯顿透明工厂的电动化改造成功后，从生产豪华车型Phaeton转向生产电动汽车ID.3，是大众“电动化战略”中的重要一步。

  包括整个生产流程采用物联网技术，实现了从零部件配送到最终车辆组装的全流程监控与数据分析；重新配置生产线，包括引入协作机器人（如UR和ABB）完成电池模块的装配工作。

  梅赛德斯-奔驰辛德尔芬根工厂（Factory 56），于2021年全面改造后，成为新新一代豪华电动车型（如EQS）的主要生产基地，被誉为“未来工厂”。

  包括采用物联网、5G技术和AI驱动的生产管理系统，使得工厂能够实时优化生产流程，并依据需求进行柔性调整；工厂普遍的使用KUKA、ABB等工业机器人，实现了车身制造90%以上的生产流程自动化。

  宝马丁格芬工厂电动化升级：作为宝马最大的生产基地之一，2022年完成了电动车型（如iX）的生产线升级，以适应电动车和插电式混动车型的生产。

  包括大规模部署自动化装配系统，特别是在电池模块组装和高压电系统的生产中，采用了大量的机器人自动化设备；采用智能化物流解决方案，如AGV和无人驾驶叉车，优化了工厂的零部件配送，提升了整体生产效率；通过数据驱动的制造系统，工厂实现了从原材料采购到成品车辆出厂的全过程智能监控和质量追踪。

  尽管目前在汽车制造业中，自动化水平已经很高，但要实现全流程、全场景的无人化操作仍然面临挑战。

  汽车工厂最后一公里的自动化难题涉及技术、成本、灵活性和人机协作等多重维度，随着AI、柔性制造和传感技术的逐步发展，未来或许能够逐步解决这些瓶颈。

  协作机器人在汽车制造中的广泛应用，体现了现代制造业对智能化、灵活性和安全性的需求，其将在更多的生产环节中发挥无法替代的作用，推动整个汽车制造业的创新与发展。