智造系列丨3C制造的人“机”共事最优解

出品丨虎嗅智库

头图丨视觉中国

虎嗅2023工业AI大会将于9月7日-8日在中国 · 苏州举办。我们期望促成领先制造企业与科技创新企业的理解、融合与对接，推动工业AI生态发展共识，为我国制造业高质量发展助力。

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围绕虎嗅2023工业AI大会，虎嗅智库将推出工业制造领域系列内容精选，此篇为第三篇。本次大会涵盖了3C制造等领域的AI应用典型案例，欢迎扫码报名。

以下核心观点和内容来自虎嗅智库发布的《3C行业协作机器人应用洞察报告》，点击报告名称获取内容。

1.  CNC机床上下料场景和精密装配场景是目前协作机器人的主要应用领域

2.  协作机器人大规模应用目前仍面临一定的技术阻碍，例如力控、易用性等

3.  协作机器人与传统工业机器人的选择上，企业需要根据自身情况和业务需求进行决策，方案间无优劣之分。

制造业一线员工流动性大、招工难、培训成本高等问题已经成为了制造业企业的心头病。

根据中智咨询数据，2022年有32%的企业面临用工荒和用工短缺问题。工厂在面临用工短缺的同时，也面临高流动性问题，导致用工效率很难提升。

据金融界报道，苹果代工厂立讯精密每年的用工需求在20万人左右，但企业需要招聘50万人才能够满足需求，并且已招聘人员的7天离职率高达20%~30%。

目前，在汽车等领域，企业正在大量使用工业机器人替代人工作业，以提升生产效率。但，工业机器人存在部署难度大、灵活性低、成本高等问题，并不适用于所有制造型企业。

不同于传统工业机器人，协作机器人具备高安全性、轻量化、灵活性高、低成本等方面的特征，有望成为制造业人效提升的有效路径。根据GGII数据，国内2016-2022年间协作机器人市场CAGR达到34.7%，其中3C行业应用占比最高，达到30.3%。

用在哪？如何用？

“短命”的3C消费品对上游制造体系造成了非常大的压力。

3C领域产品品类丰富多样，制造柔性化程度高，用户个性化需求广泛，产品生命周期逐渐缩短，对于自动化生产和产品更新迭代的要求与日俱增，企业需要不断提升柔性化和自动化生产能力，满足高频次、小批量、多样化的生产需求。

而协作机器人的特性符合3C行业的柔性需求，这也为协作机器人在3C行业的发展创造了机遇。

协作机器人在3C电子行业的应用分布广泛，离散度比较高，其主要应用场景包括CNC机床上下料、硬件精密装配、屏幕背板打磨抛光、产品质量检测、螺丝拧紧、涂胶等工作，覆盖PCB板、外壳、电子屏等零部件产品。

其中，上下料是应用最为广泛的场景，约占比70%，主要原因是3C行业的一些电子元器件的体积重量比较小，比较符合协作机器人的负载能力定位，以及该场景对替代部分人工作业的需求比较强烈。

CNC机床上下料场景中，企业过往会面临人员成本高、事故风险大等业务痛点。协作机器人可在一定程度上替代人工，减少作业环境对工人造成的潜在风险和对仪器设备的损耗，降低用工成本。

另外，协作机器人灵活的部署方式可以在较短时间内对产线进行自动化升级，将协作机器人与CNC、MES、AGV等系统或移动设备连接，实现对生产物料更加精准灵活的调度，优化生产协作效率，提高整个流程的稳定性和可控性。

精密装配也是汽车及3C电子行业制造中的常见工序，但3C产线的装配空间狭窄，机器人可操作的空间有限，同时需要具备高精度、高柔性的装配能力。而精准力控作为协作机器人区别于传统工业机器人的优势之一，能够在狭窄的装配环境中，完成复杂、柔性程度高的组装、插拔、内存条定位等操作任务。

此外，装配的过程中会出现大量“干涩”的现象，且力的作用点是随机分布的，机器人需要通过模拟人来慢慢调整用力方向、装备角度、力度和速度，视觉+力觉的技术加持能够赋予协作机器人如同人手一样的“手感”，提升装配的精度与准确率。

协作机器人在打磨抛光、切割、涂胶等其他场景的应用比例相对较小，但业务痛点和以上场景类似，3C企业一方面需要对产线进行自动化和智能化的升级，一方面需要降低人力成本、提高生产效率。

应用难点

协作机器人可以简单理解为“手臂+平台”。如果只把这个手臂+平台部署在应用现场的话，只能解决一些简单的业务问题，甚至起不到什么作用。

但与其他技术或工具搭配使用的话，就可以实现不同功效的应用。例如在协作机器人手掌位置安装一个打磨的工件，便可以实现抛光打磨的应用；配备一个激光头便可以完成切割或打标的作业；如果在机械臂上增加一个机器视觉的相机，便具备了产品视觉检测的能力；与AGV等移动机器人组合，协作机器人可以实现更大的作业范围。

目前很多零部件的制造环节早已实现了高效的自动化，但在大量的生产环境的装备仍依靠人工操作。协作机器人的应用主要取决于场景需求，灵活性、轻量化等特点使其可以帮助3C企业以自动化的方式覆盖更多生产制造场景，进一步减少对人工作业的过度依赖。

但在实际应用部署过程中，协作机器人受实际作业环境等客观因素的影响，会存在一些应用难点。

● 在装配场景实现力控的难度非常大，导致落地效果不尽如人意。尽管国内部分厂商的协作机器人产品已经可以做到在气球上刮泡沫，但在实际的装配案例中，情况会更复杂，实用性稍差一些。

● 目前还不太具备把工艺转化成动作参数的能力。人工操作起来很容易的动作，协作机器人需要进行多道工序步骤，容易将简单的任务复杂化，所以需要大量的现场工程师去做原有工艺的抽象化工作，并以算法形式将其内嵌在机器当中。

● 3C生产车间复杂程度较高，一台协作机器人可能会长时间与多台CNC机床连接，在相对狭窄的作业空间下，需要能够保持长时间稳定的工作节奏，这对于协作机器人运行的灵活性以及移动底盘的稳定性提出了更高的要求。

● 部分中小型厂商成本预算有限，环境感知方案无法整套采购，致使协作机器人在实操过程中能力发挥大打折扣，影响到实际体验和应用效率。

该不该买？

传统工业机器人和协作机器人之间并无优劣之分，而是根据企业自身条件和业务需求决定的。

在产品选型上，在协作机器人和工业机器人两者之间，企业一方面可以根据所从事业务或被执行任务的要求，考量产品是否能帮助企业解决业务问题。例如负载大、速度要求快、精度要求高的工作，协作机器人性能比不上工业机器人，无法做到此类工作；另一方面，企业需要来衡量采购、部署机器人解决方案的成本和投资回报，根据自身业务体量是否能为企业产生切实效益、减少运营成本。

根据业务场景和业务需求，虎嗅智库认为面临以下痛点的3C企业更适合应用协作机器人：

1.  有自动化升级需求，但没有充足的资金来进行工业机器人、大型设备或全流水线自动化改造的投入；

2.  某一个流水线、车间需要进行自动化、智能化改造，但场地空间有限；

3.  长期面临用人招工难题；

4.  工作环境比较恶劣，需要机器人替代人工。

在3C等工业领域，协作机器人目前更多用于满足中小型企业的业务需求。根据虎嗅智库调研，行业内协作机器人单笔订单出货量通常在10台左右，单家企业的采购量并不大，以中小型企业的采购订单为主，而大型企业目前采用的仍以传统工业机器人为主。

由于具备易移动、对操作者专业性要求门槛低、可以实现快速部署等属性，对于希望提升产线自动化水平但预算有限的中小型厂商来说，协作机器人是一个性价比相对较高的选项。

随着协作机器人产业链日趋完善、应用场景的渗透拓宽，国产协作机器人的性价比和产能不断提高，应用成本逐步下降，投资回报周期已达到相对合理水平。

3C产业的自动化、智能化升级有非常大的上升空间。例如精密装配场景，当前国内3C产线大致只有15%的组装工序实现了自动化，多数仍是以中年工人用手工形式去完成3C部件和手机平板的装配，协作机器人在3C行业的渗透率不足10%。

尽管3C装配的零部件小、不规则性强，而且整个装配环节会有视觉遮挡，基本上要靠人的触觉感知和反馈才能完成操作，但从长远来看，此类重复性的操作终究会被机器人替代。

如果想了解更多3C制造领域的数字化转型案例，可以关注虎嗅智库9月7日-8日在苏州主办的工业AI大会，届时将会有3C制造领域的优秀落地案例讲解。

关于2023虎嗅工业AI我们已确认邀请到阿里云、IDEA研究院、深开鸿、商汤科技、羚羊工业互联网、西门子、京东方、理想汽车、蜂巢能源、广汽集团、美云智数、伊利等领先企业，数十位行业资深专家。

大会围绕AI大模型与工业的创新结合、工业机器视觉的精进与应用、工业边缘智能的发展主线、AI开源生态在工业平台的突破等主题展开深入探讨，并具体就汽车与装备制造、3C电子制造、新能源和食饮鞋服制造等行业落地实践案例进行重点分享和研讨。

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