國產(chǎn)焊接機器人進入汽車主機廠有多難
更新時間:2022-10-06點擊次數(shù):802次
目前來看,中國市場應用的焊接機器人可分為日系、歐系、國產(chǎn)三大派別,其中日系品牌主要有安川、OTC、松下、發(fā)那科、那智不二越、川崎等;歐系品牌包括德國的KUKA、CLOOS,瑞士的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM等。
對于機器人的最大用戶——汽車主機廠來說,幾乎為國外品牌的天下,國產(chǎn)機器人基本找不到“舞臺”,為何?
1、從歷史經(jīng)緯談起
縱觀機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史,可以說工業(yè)機器人長期依附于汽車產(chǎn)業(yè)而生長,繁盛。
其中不得不提到的故事是,1979年,在美國通用汽車對發(fā)那科機器人進行復雜全面的測試后,雙方正式成立合資公司,發(fā)那科也開始為通用汽車提供機器人,由此開啟了機器人在汽車生產(chǎn)中應用的先河。
而后,全球各地的工業(yè)機器人頭部企業(yè)開始與汽車主機廠建立“綁定”關(guān)系,如KUKA、ABB綁定德系汽車廠,日系汽車廠主要采用發(fā)那科、安川、川崎等品牌,菲亞特則全力扶持旗下機器人品牌柯馬。
再看中國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2007年,埃夫特“脫胎”于奇瑞汽車,在原奇瑞汽車設備部下屬裝備制造科的基礎上成立。2008年,埃夫特第一臺重載165公斤的點焊機器人樣機誕生,并成功投入生產(chǎn)。在投產(chǎn)后的兩三年內(nèi),埃夫特還是棲身于奇瑞庇護下的“孩子”——奇瑞的全資子公司,生產(chǎn)的機器人也多數(shù)供應于奇瑞汽車生產(chǎn)線。
在2010年前后,除埃夫特外,還有多家國產(chǎn)工業(yè)機器人企業(yè)開始嶄露頭角,如南京埃斯頓、上海新時達、廣州數(shù)控等。2012年,沈陽新松的28臺工業(yè)機器人發(fā)往一汽集團的汽車焊接生產(chǎn)線……
GGII數(shù)據(jù)顯示,2012年中國市場國產(chǎn)機器人品牌的市場占有率僅為8%,“四大家族”在中國的出貨量還是以千臺計,有出貨量的國產(chǎn)機器人廠商兩只手可以數(shù)得過來,與“四大家族”相比,國產(chǎn)機器人廠商不管是產(chǎn)品、技術(shù)還是規(guī)模都可以用“望塵莫及”來形容。
彼時的國產(chǎn)機器人更像是一個嗷嗷待哺的嬰兒,弱小而稚嫩。
國外工業(yè)機器人頭部企業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢不言而喻。經(jīng)過幾十年的規(guī)?;瘧门c驗證,加之汽車主機廠生產(chǎn)設備線體沿用及自身使用習慣,以及國外機器人廠商借助自主電源、質(zhì)量可靠等優(yōu)勢,常年占據(jù)了汽車主機廠絕大部分的市場份額,也就不足為奇了。
2、點焊工藝與大負載機器人
在實際應用中,汽車生產(chǎn)過程由各大汽車主機廠負責完成,整車的焊接主要采用點焊機器人,用于厚度4mm以下的薄板構(gòu)件沖壓件焊接,包括汽車車身和車廂的焊接。
一般來說,裝配一臺汽車車體大約需要幾千個焊點,其中半數(shù)以上的焊點由機器人操作完成。最初,點焊機器人只被用于增強焊接作業(yè),后來逐漸被用于定位焊接作業(yè)。
點焊機器人末端持握的作業(yè)工具是焊鉗,隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,焊接生產(chǎn)線要求焊鉗一體化,導致重量越來越大,因此,165kg負載的點焊機器人是目前汽車焊接中最常用的一種機器人,200kg及以上的大負載機器人也獲得大量用武之地。
目前來看,國產(chǎn)焊接機器人產(chǎn)品集中在偏輕負載的弧焊機器人上,雖然在汽車零部件廠家內(nèi)有較為廣泛的應用,但無法滿足汽車主機廠的要求。近年來,進口機器人的價格存在下降趨勢,國產(chǎn)機器人在性價比上很難與之抗衡。
埃夫特總經(jīng)理游瑋認為,要敲開汽車行業(yè)的大門,除了需要達到汽車行業(yè)應用標準的性能、功能和可靠性水平外,還必須要有明顯的成本優(yōu)勢。然而進口品牌機器人公司由于采購量大,且與上游供應鏈已經(jīng)形成了多年合作關(guān)系,其采購成本相對較低。如果國產(chǎn)機器人在包括重載精密減速機在內(nèi)的核心部件還需要大量進口,由于采購量也偏小,要形成本優(yōu)勢的難度非常大。
在技術(shù)層面,新時達董事長特別助理張鎮(zhèn)奎表示,受技術(shù)發(fā)展水平的限制,國內(nèi)機器人品牌的成熟產(chǎn)品多集中在負載小于20公斤的范圍內(nèi),與國際一線品牌的差距越來越小;而大負載機器人和超大負載機器人對于運動控制的要求更高,國內(nèi)機器人品牌與國際一線品牌的差距還比較大,除了在控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、減速機、電機等關(guān)鍵部件取得突破,還必須在機器人動力學算法等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破,大負載機器人和超大負載機器人才能提升工作效率和可靠性,實現(xiàn)高水平的進口替代。
另外,汽車行業(yè)點焊機器人負載重,要求機器人具備振動抑制的能力,且有一定的精度要求;機器人的平均無故障工作時間(MTBF)須達8萬小時以上,才能滿足汽車行業(yè)的工況要求。
基于此,多家國產(chǎn)機器人廠商判斷,國產(chǎn)大負載點焊機器人的毛利率會非常低,在商業(yè)上也難以快速獲得成功,研發(fā)投入和市場推廣的意愿較低。
3、誰愿意鋌而走險?
事實上,在汽車主機廠生產(chǎn)線上,特別是在關(guān)乎安全的核心焊接工藝環(huán)節(jié)上,導入國產(chǎn)機器人,無論是對于汽車主機廠、系統(tǒng)集成商、還是國產(chǎn)機器人本體廠商自身而言,都是個巨大的風險。
對于汽車主機廠而言,生產(chǎn)線的節(jié)拍很高,基本上一分鐘就可以下線一輛車,生產(chǎn)線是一條串聯(lián)生產(chǎn)線,一臺機器人出現(xiàn)故障就可以讓整個工廠停下來。
另外,相比一般工業(yè)產(chǎn)品,汽車工業(yè)產(chǎn)品價格昂貴,一個項目的預算以百萬、千萬,甚至上億來計。而點焊機器人的普遍售價為20萬以上,在整體項目中所占的金額比例很小,約在10%-15%之間,考慮進口機器人跟國產(chǎn)機器人的差價的話,對整條產(chǎn)線來說占比就更小了,因而國產(chǎn)焊接機器人對于汽車主機廠來說并無誘惑力。
因此,汽車主機廠對于工業(yè)機器人品牌的導入門檻很高,機器人產(chǎn)品的可靠性和廠商的綜合能力是首要考量要素。
對于系統(tǒng)集成商而言,目前大部分汽車主機廠還是會指定機器人品牌,系統(tǒng)集成商只負責產(chǎn)線調(diào)試。汽車產(chǎn)線的每一次停機,系統(tǒng)集成商都會被罰款,為降低這一風險,系統(tǒng)集成商必然更愿意在產(chǎn)線中導入經(jīng)過各種考驗的成熟產(chǎn)品來滿足客戶的需求。
在明珞總經(jīng)理姚維兵看來,國產(chǎn)機器人可以和國際主流機器人品牌先來個公平量化的科學評估與PK,汽車客戶會用實際選擇投票。但當前的掣肘是國產(chǎn)機器人產(chǎn)品系列并不全,也沒有任何計算性能對比。他強調(diào),在保證機器人的質(zhì)量和性能后,在早期推廣階段出現(xiàn)了質(zhì)量問題,損失算誰的責任,又如何去保障?
不容忽視的是,當前中國本土的頭部焊接系統(tǒng)集成商,基本都是外資機器人廠商的核心合作伙伴。
對于國產(chǎn)焊接機器人本體企業(yè)而言,需要承認的是,國產(chǎn)機器人無論從控制水平還是故障率、可靠性等方面,與外資機器人相比都存在一定的差距?;谄囍鳈C廠嚴苛的驗證標準和特殊的管理系統(tǒng),即使汽車主機廠愿意試用,國產(chǎn)機器人廠家也不一定敢冒這個險,單單賠款協(xié)議就嚇退了一批批躍躍欲試者。
總之,目前汽車主機廠對于國產(chǎn)焊接機器人的認知度和認可度都偏低。對于這一窘境,國產(chǎn)焊接機器人廠商是選擇強攻外資焊接機器人巨頭占據(jù)的堡壘,還是避其鋒芒,另辟蹊徑?
部分企業(yè)認為,當前國外機器人企業(yè)在供應鏈方面存在小缺口而導致交期被拉長,加上國產(chǎn)汽車主機廠也在尋求供應鏈的安全,有導入國產(chǎn)機器人品牌的訴求,所以在當下這個時間節(jié)點可能會接納國產(chǎn)機器人,國產(chǎn)機器人迎來短暫窗口期。
然而,國產(chǎn)機器人要進入汽車行業(yè)點焊應用,如游瑋所言,必須進行產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關(guān),上游核心零部件在性能和可靠性方面進行提升;中游整機必須對著汽車行業(yè)標準,完善功能,提升整機性能和可靠性;下游集成商和汽車主機廠要對國產(chǎn)機器人進一步接納和支持,并給予批量試用的機會。
麥格米特焊接事業(yè)部總經(jīng)理林清森以焊機領(lǐng)域的國產(chǎn)化替代進程作類比,以往,中國市場的汽車主機廠以外資汽車品牌為主,他們強制把國外主機廠形成的工藝在中國主機廠,甚至是Tier1配套供應商中復制。但隨著國產(chǎn)汽車廠家越來越倔強,中國的外資主機廠面臨著較大成本壓力,Tier1廠商率先嘗試用四大家族機器人+國產(chǎn)焊機配置的方法來降成本。
“相信隨著時間的推移,以及國廠汽車主機廠對工藝的自主研究與推進,Tier1廠商中會優(yōu)先應用國產(chǎn)機器人+國產(chǎn)焊機。不斷成熟后,不排除國產(chǎn)主機廠的某些可冗余工段采用國產(chǎn)機器人+國產(chǎn)焊機,進而實現(xiàn)越來越多的應用?!绷智迳J為,這個過程就像“農(nóng)村包圍城市”,客戶需要一個接受與信任的過程。
林清森進一步分析,不排除國內(nèi)某家汽車主機廠特別信任某家國產(chǎn)機器人企業(yè),兩家深度合作打造小局部生產(chǎn)線,加快推進國產(chǎn)化,這種方式對雙方來說既是風險,也蘊含著機遇。
此外,汽車行業(yè)近年來連續(xù)下行,產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的壓力一直存在,但新能源汽車的趨勢不可阻擋,產(chǎn)能擴建一定程度上對機器人的需求形成帶動效應。
目前,新能源汽車主機廠可以分為兩種類型:一類屬于傳統(tǒng)汽車企業(yè)向新能源汽車轉(zhuǎn)型,如廣汽傳祺、廣汽埃安、東風啟辰、廣汽比亞迪、北汽乘用車;另一類是為響應國家政策號召拔地而起的造車新勢力,如小鵬汽車、寶能汽車、文遠知行、小馬智行、合創(chuàng)汽車。
瑞松科技總裁助理張東升判斷,第一類企業(yè)已形成固定的使用習慣,包括固定的供應商以及一定程度上相同的工藝要求。第二類企業(yè)最有可能在使用國產(chǎn)機器人品牌上實現(xiàn)突破,但前提是機器人本身能夠滿足其生產(chǎn)制造的要求,但這類廠商并不缺乏資金,投入上也會比較積極,要求一樣比較高。
“新能源汽車智能制造也是基于傳統(tǒng)汽車的制造技術(shù)之上去發(fā)展,對材料、工藝、技術(shù)等的要求也十分高,尤其是針對使用輕量化材料進行制造提出的工藝難題,對焊接機器人來說也是一個比較大的挑戰(zhàn)?!睆垨|升分析。
當前,多家國產(chǎn)機器人廠商正在焊接領(lǐng)域發(fā)力,如卡諾普在兩輪車/三輪車、鋼結(jié)構(gòu)、新能源等以單機工作站為主的焊接領(lǐng)域占據(jù)一定市場份額后,基于中長期考量,2022年還將陸續(xù)推出負載為130kg、165kg、210kg的點焊機器人。
新時達的機器人動力學算法在120公斤負載四軸碼垛機器人上應用后,在硬件未作調(diào)整的情況下,碼垛機器人節(jié)拍從原來的650包/小時穩(wěn)定上升到1200包/小時,目前機器人動力學算法在50公斤負載SCARA、165公斤和210公斤負載六軸機器人、180公斤負載四軸碼垛機器人等機型上同樣取得了顯著進步,性能逐漸逼近國際一線品牌。
埃斯頓于2019年完成對CLOOS的收購后,雙方的協(xié)同效應逐年提升,持續(xù)為建工機械、軌道交通、能源業(yè)、汽車制造業(yè)、農(nóng)機行業(yè)等提供多樣化的焊接及機器人解決方案;長春經(jīng)開于2021年完成購買萬豐科技持有的美國萬豐100%股權(quán),通過美國萬豐間接持有最終標的Paslin及其子公司全部生產(chǎn)經(jīng)營主體100%股權(quán),企業(yè)名稱變更為“派斯林數(shù)字科技股份有限公司”,進一步掌握汽車焊裝工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的設計、制造、集成以及調(diào)試等全面的技術(shù)能力。
可以說,在汽車主機廠短期內(nèi)很難看到大批量的國產(chǎn)替代,但國產(chǎn)機器人品牌有希望慢慢滲透:前景是光明的,但道路是曲折的,且是螺旋上升進步的。