兩難的自動化：機器人的“深圳實驗”
http://www.moduwu.com 2012-12-24 14:40 來源：中國企業家
導讀：2011年，深圳雷柏這家以生產鼠標鍵盤等無線外設為主打產品、不過3000人的中小制造企業，一口氣從瑞士機器人生產商ABB購買了75臺工業機器人。說來有趣，雷柏科技創始人曾浩學自動化專業出身，畢業后創業的這幾年，他一直沒有做過和自動化相關的工作，但是他對自動化的前景深信不疑
在深圳一間廠房車間靠窗的位置，兩臺橙紅色的小型機器人正在緊密地合作，一臺負責拿鼠標開關，另一臺負責貼膜。每隔幾十秒鐘，右側的機械手就會扭轉身形，彎曲成90度，與左側的機械手在空中輕輕一碰，對接的一剎那，像是一只老鷹在給幼鳥耐心喂食，又像是兩臺機器人在“接吻”。
“機器人接吻”這一幕每天都會在深圳雷柏公司于今年4月份投入使用的新廠房內上演。雷柏科技是一家生產電腦周邊設備的本土企業，但它的新廠房卻與深圳其它數千家電子企業的工廠有著明顯的不同：雷柏生產線上的主角不是一排排的工人，而是一列列嶄新的機械手臂。這些橙色的機械手有著人類般靈巧的關節，不但能上下左右360度靈活移動，還能做出一系列對精準度要求極高的動作，比如在一排極小的零件上點焊或者在一小塊鼠標外殼上進行噴涂。每條生產線上只有寥寥幾個工人，或站立，或坐著，似乎變成了制造業的旁觀者。
2011年，這家以生產鼠標鍵盤等無線外設為主打產品的公司，一口氣從瑞士機器人生產商ABB購買了75臺工業機器人。很多人帶著好奇前來參觀，想看看雷柏科技如何安置這些機器人。
這是一個巨大的冒險，“你們真勇敢。”ABB高層評價雷柏說，這一訂單讓制造者都有些吃驚。一次性購入75臺機器人，對于一家不過3000人的中小制造企業來說，消化不好，不僅不能提高生產效率，亦可能引發新的矛盾。
更為重要的是，雷柏訂購的這批機器人是2011年ABB新一代機器人產品“IRB120”。IRB120是ABB設計過的最小的機器人，僅重25千克。放在工作臺上，就像是一只調皮的猴子伸出長長的手臂取物。在過去，工廠里的自動化生產一直是大型機器人的天下，無論在最早應用機器人的汽車行業，還是在自動化生產方面后來居上的電子業，工業機器人是昂貴與笨重的代名詞，它們身大力粗，可以充當“高級搬運工”搬運物料；它們強壯耐用，可以從事高溫或者放射性作業。在2008年之前，雷柏科技也從ABB購買過機器人，但使用范圍也僅限于讓機器人進行噴涂和打磨工序。“還是對人工操作的簡單替代。”如今看到這些只有一只成年獼猴大小的機器人，所有人都既擔心又好奇，“當時，ABB自己制造出來都不確定哪些生產線可以應用這種小型機器人。”雷柏科技副總裁李崢回憶說。
彼時，除了CEO曾浩和少數幾個高層，公司上下幾乎沒有人相信，在深圳沒有先例的“機器人工廠”計劃能夠順利實施。“他們背地里罵我們是瘋子。”李崢笑著回憶說。
李崢注視著兩臺正在緊密合作的機器人，他是雷柏自動化改造的主要推動者之一
“小”機器人試驗
從深圳雷柏科技工業園向西走50公里，就可以到達深圳富士康園區。今年7月29日，富士康董事長郭臺銘在一次員工聯歡晚會上意外地宣布，未來三年富士康將制造100萬臺機器人來代替人工。聯想到富士康在大陸員工的數量正好也是100萬，很多人將此當作老郭對手下員工的一次幽默吐槽。到了11月，人們才發現郭臺銘并非戲言。第一批1萬臺“富士康機器人 （Foxbots）”已經出現在了富士康在山西晉城的工廠中。
雷柏科技和富士康所在的深圳是中國制造業的重要引擎，2008年，珠三角用工荒爆發，并引發廣泛討論。很多人表達了共同的擔憂：建立在特區制度紅利和大量廉價勞動力基礎上的發展模式，是否需要改變？
雷柏自從2002年成立時起，每年都以40%以上的速度在擴張。廠房面積從最初的800平方米到2010年已經達到40000平方米，直到周圍的廠房都租完，仍然不夠用；與此同時，用工荒一年比一年嚴重，工人工資平均每年都要漲15%-20%，雷柏的利潤不斷被上漲的人力成本吞噬。
說來有趣，雷柏科技創始人曾浩學自動化專業出身，后來創業卻遠離了所學，開始做無線外設設備。他不否認自己有機器人情結，“畢業后創業的這幾年，他一直沒有做過和自動化相關的工作，但是他對自動化的前景深信不疑。”雷柏科技副總裁李崢介紹說。這家2002年成立的公司，目前是最大的中國本土無線外設設備制造商。
曾浩知道，機器人的生產效率比人工效率高幾倍，比如USB插口生產線上的機器人節拍時間僅為3秒，生產效率比人工提高了60%。兩組工件的生產可以同時進行，可以節約10個以上的勞動力。而這些設備成本的回收周期僅為兩年，比人力成本便宜很多。
經過兩年的探索，2010年，雷柏科技決定正式啟動全部生產線的自動化改造。那時，成本的壓力正在步步緊逼，按照當時的工資水平，一位工人的人力成本一年約為3萬元，每1000名員工的總成本就是3000萬元。曾浩希望，通過自動化改造，可以把整個公司不到3000人的人力規模調整到1000人左右。“做自動化改造的唯一目標就是利潤。”作為一家創業不過10年的民營企業，李崢并不諱言在經濟低谷中雷柏面臨的盈利壓力。
2010年也是雷柏科技的“賽點”——一年后，雷柏科技實現了在中小板上市。耐人尋味的是，在上市籌備過程中，雷柏高層極少向外界談及公司的生產線自動化改造計劃，似乎生怕這種沒有先例的嘗試會影響投資者的判斷。
不僅是沒有先例，甚至連合適的機器人也難以找到。在無線外設行業，羅技鼠標仍是不可動搖的標桿，通過學習，雷柏認識到，鼠標表面是一個簡單至極的產品，其實也可以做出藝術感，好的鼠標外設產品一定要“手感舒適，精準靈活，細節100%到位”。自然，也只有具備同樣靈敏感覺的工業機器人，才能勝任這樣的生產工作。
所以，令雷柏科技滿意的是，這一次IRB120機械手的工作精準度較之過去那些身形粗大的“高級搬運工”大大提高。李崢告訴記者：“以前鼠標上的一個微小鐵片需要工人用手工工具彎成90度，不但辛苦而且效率低下，一不小心就會弄破手；原有的自動化設備也無法達到這個精度；可是現在這些機械手臂一次性可以完成，成功率幾乎百分之百。”
機器人的精確度和柔性特點幫助雷柏降低了工業設計的難度。雷柏之前的傳統自動化組件有許多不足，工廠里配備的滑臺、伺服馬達、滾珠絲杠、振動盤、氣動元件等只能完成一些簡單的動作，當需要完成一些復雜性運動的時候，機械設計就變得復雜困難，很多動作無法完成。
而ABB機器人IRB120在將近半米的區域內可以擺出任何姿勢，到達任何位置，使得單一機器人就可以在一個狹小的空間內完成許多傳統自動化設備要配合使用才能完成的復雜動作；而且機器人10微米的重復定位精度也令舊設備望塵莫及。
更為重要的是，雷柏科技希望借助機器人，改變整個生產模塊，實現上百道工序的產品裝配環節的全自動化處理。這一構想實現難度頗大，即使擁有卓越科技創新能力的蘋果公司也無法在制造環節完成這一任務。因為工業機器人出場時只有標準配置，而裝配環節技術動作復雜靈活，需要更高級的程序指引。打個比方說，如果機器人是一臺電腦，那么標準配置就是Windows系統，但是如果你想修照片、打3D游戲，必須安裝新的軟件。在電腦世界中，這些軟件是已有可備選的。但是在機器人王國里，這些“軟件”需由使用者根據需要自行編寫。雷柏的研發人員只好自己動手為機械手的運動軌跡編程，使得制造流程的設計上可以在線柔性調整。
意想不到的情況是，由于使用方式的改變，導致機械手的頻繁受力點與設計者的想象存在很大差距。“一些設計者認為會頻繁使用加強保護的地方，沒有出現問題，相反，另一些設計者認為不會出問題的手臂‘關節’，卻出了問題。”不過，對于雷柏科技在使用機器人中出現的問題，ABB按照合同約定給予了充分的售后支持，“他們考察過后會覺得，原來他們的機器人在制造中還可以這樣使用，這是我們幫他們豐富了產品的應用領域，對他們也是好事。”李崢說。當然，雷柏的“狡猾”也可見一斑，“我們約定了三年保修包換。”
機器人的精確度和柔性特點幫助雷柏降低了工業設計的難度
與人共舞
或許是有先見之明，ABB給機器人IRB120起了一個更為好記上口的名字：“中國龍”。
但是，當75條“中國龍”真的降臨雷柏科技的新工業園時，該如何合理地安置它們，每個人心里都沒有底。雷柏制造中心總監鄧邱偉記得，他在進行新廠區規劃時，李崢經常跑過來問他；“你辦公室只放這么點人，有沒有問題呀。”雖然大家都意識到，機器人的自動化改造會帶來用工人員的減少，但是當這一切真的發生時，每個人都有些不適應，他們已經習慣了過去工廠里熙熙攘攘的場面。
在起初的規劃里，曾經有一人一屋的設想，即一名工人和一臺機器人作伴，在同一間操作間里工作，立即有人提出反對，認為機器人畢竟不是人，沒有辦法和人進行交流，會讓員工感到枯燥、沉悶。也有人有不同看法，指出機器人并非毫無互動能力。例如，在檢驗環節，負責檢驗的機械手在拿不準的時候，會自動將產品舉到工人面前停滯幾秒鐘，請他幫忙“把關”，公證人員確認沒有問題，再進行下一個動作。最終，雷柏科技決定按照兩人一室或三人一室進行編組。
大規模使用機器人帶來的回報，一是降低了人工成本，卻提高了生產效率——雷柏科技通過兩年停止招工的做法，通過自然流失（員工辭職后不再招聘）的方法，使全公司瘦身了三分之二，預計到2012年底規模維持在1000人。而人均生產效率卻提高了4倍。更重要的是，由于機器人在進行重復生產時穩定性更為出眾，產品的質量因此大為提高，這是公司獲取更高利潤的保證。“機器人不會跟你鬧情緒。”李崢說。
對于洶涌而至的機器人時代，亦有人充滿擔心，擔心那將是一個機器人與人搶飯碗的時代。但國際機器人聯盟一份報告表明，機器人在工業的廣泛應用，反而會促進工人就業。而李崢則認為，機器人的應用甚至會使留下的工人獲得更高的平均工資。“比如以前一個工人一定時間內可以生產1000件產品，現在他操縱的機器人可以達到1500件，雖然每件產品的報酬降低了，但合計的工資報酬更高了。”
與之相伴的，是更多的員工將擔任技術工人的角色，對工業機器人進行維護管理工作，學習操作技術。“培訓的任務由此變得更重了，但是人數變少了。”
但ABB公司（上海）機器人研發中心總監張暉認為，勞動人口的減少已經是不可逆轉的趨勢。當越來越多的90后乃至00后成為中國勞動力的主力時，他們的訴求已經與父輩大不相同。“我們做過調查，70后打工者主要目的還是掙錢養家糊口；但是90后的自主意識更強，他們更看重的是，工作首先要能讓我自己Happy起來。”這一點李崢也深有體會，他發現一些年輕員工會以自己有能力操縱機器人為榮：“現在我操作的是機器人，我已經是技術工人了。”這種心態或許為未來機器人與中國新一代工人的和諧相處，埋下了健康的伏筆。
“過去的經驗表明，制造業對機器人的應用總是會帶來極快的投資回報以及顛覆性的對產品質量的改進。這在不管是汽車制造業還是其它行業，不管是發展中國家還是工業化國家都是得到了證明的。”國際機器人聯盟IFR（International Federation of Robotics）副總裁Arturo Baroncelli在今年早些時候表示。
繼承制造業傳統
回顧公司自動化改造的道路，雷柏制造中心總監鄧邱偉連連稱，“我們很幸運。”他認為雷柏的機器人大規模應用正好踩對了制造業轉型的“痛點”，才順利實現。“我們正好碰到了這個時間點。如果早幾年，這件事肯定做不成。”
這個痛點是指，中國制造業正處在工業機器人大規模應用的臨界點上：從1999年到2008年，中國工業機器人的裝機量每年都以超過20%的速度增長，從1999年550臺發展到2008年超過3萬臺。甚至在全球經濟陷入一片蕭條的2009年，工業機器人銷量卻逆勢而上。根據IFR數據顯示，中國工業機器人銷售量從2010年5.2萬臺增長到2011年7.4萬臺，實現了42%的年增長。
這一時間點的另一個意義在于：在2009年世界范圍內電子制造業的機器人數量第一次超過了汽車制造業；而也正是在這一年，中國電子企業開始大規模運用機器人。
張暉博士說，大規模應用機器人代替人工的領域不外乎下面三種情況：
首先是對精準度要求極高的行業，用機器人可以大大提高生產效率降低次品率；其次是工作環境對工人健康有害的行業，機器人可以代替人工去完成那些有損健康的工作；最后是人力成本極高的國家或領域，使用機器人可以把人力成本降下來。
而目前上述三條都與中國電子制造業的情形吻合，使得中國電子業大規模使用機器人的條件已經成熟。也正因為如此，中國正日益成為機器人制造企業的投資熱地。ABB在中國上海的研發中心正在持續擴大產能來適應不斷增長的需求。
與此同時，一批本土機器人制造商也正不斷涌現出來。今年4月份，與雷柏新工廠投入使用的幾乎同一時間，科技部針對機器人領域發布了《服務機器人科技發展“十二五”專項規劃》。規劃指出，“十二五”期間，我國將攻克一批智能化高端裝備，發展和培育一批高技術產值超過100億元的核心企業；同時，將重點培育發展服務機器人新興產業，重點發展公共安全機器人、醫療康復機器人、仿生機器人平臺和模塊化核心部件等任務。
不過，制造業巨頭例如富士康并不甘心在機器人時代被他人控制，而是熱衷自己制造機器人。但是在張暉看來，“百萬臺機器人”的說法更多像是一個口號，沒有實現的可能。“目前全球的機器人產量只有18萬臺。”
目前，中國已經有機器人生產企業100多家。但比起國際上那些成熟的機器人制造商如ABB、FANUC、KUKA等，技術上仍有差距。其主要問題是缺少關鍵部件研發能力，機器人的主要零件如馬達和控制器都要采購；另一原因是國產機器人的精確度較差。“我們ABB的機器人精確度可以達到10微米，這是國產機器人目前無法做到的。”張暉告訴記者。“目前擺在國內電子企業面前只有兩條路：一條路是往人力成本更加低廉的地區如東南亞、印度甚至非洲等地方遷移；另一條路就是大力發展自動化，用機器人代替人工。”
在研究者看來，機器人大規模應用有一個前提，那就是一個國家或者地區不能丟失掉自己的制造業傳統，工業機器人不過是新一代的繼承者。在機器人應用史上，機器人最早的發明者是美國人，為何現在應用工業機器人最廣泛的國家是德國？自從工業機器人于上個世紀60年代出現在汽車生產線上后，德國和日本一直是機器人制造與應用的大國，“原因在于德國制造業愿意保持中小企業的生存地位。”張暉指出，“而不像美國那樣把勞動密集型制造業都轉移到東南亞或者中國。”最終，美國本土制造業出現了嚴重的空心化，也失去了自動化研發與應用的主導權。
張暉總結說，機器人制造與應用總是會在那些有制造業傳統和轉型需求的國度獲發展機會。在制造業傳統上，深圳所代表的珠三角無疑是中國本土制造業的源頭之一。工業機器人的大規模應用在這里更容易找到土壤。
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