印后加工中的“機(jī)器人同事”

徐世垣

據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)調(diào)查顯示，到2020年全球?qū)惭b170多萬(wàn)臺(tái)新的工業(yè)機(jī)器人。可編程的“機(jī)器人同事”很快也會(huì)在印刷廠出現(xiàn)嗎？

如今，機(jī)器人在印刷行業(yè)的使用正在蓬勃發(fā)展，如MBO公司的Cobot Cobo碼垛機(jī)器人已經(jīng)投入應(yīng)用，Baumann公司也在使用BASS協(xié)作機(jī)器人。

德國(guó)Baumann（寶曼）公司的經(jīng)理Markus Frick確信：“那些不愿實(shí)施自動(dòng)化的人，遲早會(huì)遇到問(wèn)題。”這意味著印后加工企業(yè)在自動(dòng)化方面還有很大的潛力。沒(méi)錯(cuò)，在印刷車(chē)間許多過(guò)程早已高度自動(dòng)化運(yùn)行，而在印后加工中許多材料仍然靠手工搬運(yùn)，需要大量人員。 ?印后加工是印刷生產(chǎn)中勞動(dòng)密集程度最高的部門(mén)，這并非新的見(jiàn)解。也正因如此，印后加工的技術(shù)工人特別短缺，許多工作根本沒(méi)有人去干。

據(jù)印刷和媒體協(xié)會(huì)的調(diào)查，雖然印刷和媒體行業(yè)培訓(xùn)職業(yè)的新合同數(shù)量略有增加，但培訓(xùn)率下降。40%的培訓(xùn)公司稱(chēng)，他們提供的所有培訓(xùn)崗位占不滿(mǎn)，因?yàn)檫m合的求職者太少。而且招聘技術(shù)工人非常困難，只有15%的企業(yè)能夠找到空缺職位的員工，69%的企業(yè)很難找到，甚至16%的企業(yè)根本找不到。短缺的人員大多通過(guò)員工加班或現(xiàn)有員工相應(yīng)的技能來(lái)彌補(bǔ)。

“機(jī)器人同事”嶄露頭角

如今在工廠中使用的機(jī)器人被大家親切地稱(chēng)為“機(jī)器人同事”，那么這些“機(jī)器人同事”是否能替代上文提到的空缺職位呢？

前不久，MBO公司采用碼垛機(jī)器人的事情引起了轟動(dòng)，該公司的開(kāi)發(fā)經(jīng)理Sebastan K?nig說(shuō)：“我們不能完全解決技術(shù)工人短缺的問(wèn)題，但是我們可以幫助客戶(hù)解除這個(gè)困難。這主要涉及包括印后裝訂在內(nèi)的手工業(yè)，因?yàn)檠b訂不僅是消耗體力的工作，而且需要技巧、眼力和高品質(zhì)。”在這種情況下，MBO公司采用碼垛機(jī)器人顯然觸及了敏感處。機(jī)器人將折疊好的書(shū)帖由收紙裝置取下放在紙臺(tái)上，這是一種單調(diào)、消耗體力的工作，代替了人工搬運(yùn)沉重的紙張。

Baumann公司廠在自動(dòng)化解決方案中也依賴(lài)于機(jī)器人技術(shù)，該公司的自動(dòng)闖紙機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用之后，現(xiàn)在采用BASS（Baumann自動(dòng)裁切系統(tǒng)）進(jìn)行自動(dòng)化裁切。

機(jī)器人面臨的挑戰(zhàn)性

使用機(jī)器人代替一些人工作業(yè)聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但做起來(lái)并不容易。例如，在金屬加工行業(yè)，機(jī)器人大多與具有剛性和穩(wěn)定性的材料有關(guān)系，而在印后加工中的處理過(guò)程很復(fù)雜，如對(duì)紙張要求很高，紙張靜電、表面敏感等都是裝訂工必須處理的參數(shù)，機(jī)器人必須模仿這些參數(shù)。

MBO開(kāi)發(fā)經(jīng)理Sebastan K?nig說(shuō)：“標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)過(guò)程很少，因?yàn)榧垙埥橘|(zhì)及其制作的產(chǎn)品非常個(gè)性化。這取決于很多細(xì)致的感覺(jué)，如受過(guò)培訓(xùn)的裝訂工知道，在出現(xiàn)靜電問(wèn)題時(shí)必須做什么，并如何把折疊好的成捆紙堆放在穩(wěn)定的紙臺(tái)上。我們面臨的挑戰(zhàn)是，如何把這種細(xì)致的感覺(jué)和裝訂工多年的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)教會(huì)給機(jī)器人。”

Baumann公司的經(jīng)理Markus Frick也看到了處理紙張材料的挑戰(zhàn)：“我們有多種材料，每天的情況或天氣條件都不同。比如，同一個(gè)紙堆由于紙張的上下位置不同，重量也不同，人在這種情況下會(huì)基于經(jīng)驗(yàn)直覺(jué)地工作，但對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常復(fù)雜的傳感系統(tǒng)。”

目前的機(jī)器人技術(shù)尚未達(dá)到較高的水平。2008年試驗(yàn)推出了一款通過(guò)機(jī)器人自動(dòng)裝載過(guò)程的闖紙機(jī)，但當(dāng)時(shí)在市場(chǎng)上并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。MBO經(jīng)理Sebastan K?nig認(rèn)為，最重要的原因是成本太高 （10年前機(jī)器人技術(shù)還很貴），另一個(gè)重要原因是技術(shù)尚未成熟。但是近年來(lái)發(fā)生了很多變化，他說(shuō)：“目前有很多公司甚至是許多初創(chuàng)公司，專(zhuān)門(mén)為各種行業(yè)制造機(jī)器人和編程，從經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)看，這使得機(jī)器人的應(yīng)用非常具有吸引力。”

人類(lèi)與機(jī)器人“手牽手”合作

另一方面，無(wú)論是Sebastian K?nig還是Markus Frick，都沒(méi)有注意到人類(lèi)員工方面的感受。Markus Frick說(shuō)：“幾乎與所有新技術(shù)一樣，大家都有一種好奇心，同樣也有一種懷疑的態(tài)度。但如果能夠合理地介紹系統(tǒng)提供的優(yōu)勢(shì)，就不必害怕與機(jī)器人接觸。”

相反，Sebastian K?nig則表明了企業(yè)對(duì)機(jī)器人的高度認(rèn)可。“機(jī)器人同事”被客戶(hù)視為可以替代裝訂工人體力工作的伙伴，這不僅涉及到不可替代的人體工程學(xué)，也涉及到如何按照這種方式為員工提供更有吸引力的工作崗位。

現(xiàn)在機(jī)器人和人類(lèi)可以“手牽手”合作：所謂的協(xié)作機(jī)器人或碼垛機(jī)器人不用護(hù)圈、隔離或光屏障，就可以成為企業(yè)的有力助手。當(dāng)人靠近機(jī)器人時(shí)，傳感器和探測(cè)器可以確保機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)。通常，Cobot碼垛機(jī)器人較小，在生產(chǎn)環(huán)境中比工業(yè)機(jī)器人的占地面積少，并且是移動(dòng)的，因此更靈活，可以快速適應(yīng)不斷變化的要求。此外，沒(méi)有防護(hù)欄還可以節(jié)省空間和成本。例如，碼垛機(jī)器人在幾分鐘內(nèi)可以被安放在最需要的收紙裝置上。在BASS自動(dòng)裁切系統(tǒng)的情況也涉及協(xié)作機(jī)器人，該系統(tǒng)提供的防護(hù)欄滿(mǎn)足了裁切系統(tǒng)的安全性要求。

但是，靈活的Cobot碼垛機(jī)器人在效率上受到了限制。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)以極高的性能完成其程序的強(qiáng)大工具，因此必須加以屏蔽，以防止事故的發(fā)生。

印后裝訂的智能化有很大潛力

MBO和Baumann公司的這種第一批機(jī)器人系統(tǒng)肯定不是唯一的，因?yàn)槿缜八觯『笱b訂在智能化方面仍有很大潛力。海德堡印后加工經(jīng)理Michael Neugart強(qiáng)調(diào)：“在重復(fù)密集的活動(dòng)中，在裁切機(jī)、折頁(yè)機(jī)上搬運(yùn)和在糊盒機(jī)上裝載時(shí)，機(jī)器人將起到重要作用。在2020年德魯巴展會(huì)上觀眾將看到來(lái)自海德堡的一些機(jī)器人產(chǎn)品。”

馬天尼的機(jī)器人技術(shù)在智能化方面也起著重要作用：從狹義上看，雖然瑞士制造商沒(méi)有使用機(jī)器人，但是馬天尼的整個(gè)印后加工4.0理念（也就是設(shè)備的智能聯(lián)網(wǎng)）都基于機(jī)器人技術(shù)。例如，全自動(dòng)的Infini-Trim三面切書(shū)機(jī)與Vareo膠訂機(jī)形成一個(gè)內(nèi)聯(lián)二重奏，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并不是三面切書(shū)機(jī)，而是裁切機(jī)器人。

Horizon公司營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Birgit Wienck認(rèn)為，印后加工企業(yè)的機(jī)器人技術(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)：“機(jī)器人技術(shù)遲早將在印后加工中占據(jù)一席之地。特別是由于技術(shù)工人短缺，機(jī)器人用于可重復(fù)的活動(dòng)是很理想的。”

對(duì)Baumann公司來(lái)說(shuō)，BASS自動(dòng)裁切系統(tǒng)尚未達(dá)到開(kāi)發(fā)的最終階段：“當(dāng)然，我們將繼續(xù)研究哪些過(guò)程和任務(wù)仍可以自動(dòng)化。我們已經(jīng)做完了自動(dòng)化闖紙任務(wù)，現(xiàn)在進(jìn)行自動(dòng)化裁切工作，在該領(lǐng)域肯定還有其他的過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)自 ? ? ?動(dòng)化。”

機(jī)器人的銷(xiāo)售顯著增長(zhǎng)

機(jī)器人和自動(dòng)化在全球和德國(guó)都有顯著增長(zhǎng)。2018年，機(jī)器人行業(yè)的銷(xiāo)售額首次達(dá)到150億歐元，增長(zhǎng)4%。其中，統(tǒng)計(jì)了機(jī)器人、集成裝配以及工業(yè)圖像處理的數(shù)據(jù)。

德國(guó)機(jī)械及制造商協(xié)會(huì)主席Wilfried Eberhardt指出，全球?qū)Φ聡?guó)的機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化的需求量仍然很高。然而，一般性的政治不確定性和全球經(jīng)濟(jì)放緩導(dǎo)致了比原預(yù)期的增長(zhǎng)適度減緩。他謹(jǐn)慎地預(yù)測(cè)：“目前我們預(yù)計(jì)2019年增長(zhǎng)率為2%～5%。”

如果只看機(jī)器人的銷(xiāo)售額，不包括集成裝配和工業(yè)圖像處理，那么2018年德國(guó)在國(guó)內(nèi)國(guó)外的機(jī)器人銷(xiāo)售額減少了3%，達(dá)到41億歐元。這主要是由于汽車(chē)銷(xiāo)售疲軟，特別是在中國(guó)這個(gè)主要市場(chǎng)。一般工業(yè)的份額，即汽車(chē)工業(yè)以外的行業(yè)，2018年由47%下降到38%。2018年德國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)下降9%，降至24500臺(tái)。2013～2018年，德國(guó)生產(chǎn)機(jī)器人的數(shù)量每年平均增長(zhǎng)4%，同期出口每年增加7%。這表明在2013～2018年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)平均變化率增加了9%，德國(guó)仍屬于全球五大銷(xiāo)售市場(chǎng)之一。

機(jī)器人在各行各業(yè)的應(yīng)用

從全球范圍來(lái)看，機(jī)器人密度最高的是韓國(guó)。據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)稱(chēng)，韓國(guó)每1萬(wàn)名員工中有710個(gè)機(jī)器人;其次是新加坡，每1萬(wàn)名員工中的機(jī)器人密度是658個(gè);而德國(guó)每1萬(wàn)名員工中有322個(gè)機(jī)器人;日本有308個(gè)，10年前日本還占首位。

汽車(chē)和電子工業(yè)中可編程的機(jī)器人同事占有最高的份額。2017年韓國(guó)的汽車(chē)工業(yè)每1萬(wàn)名員工使用2435個(gè)工業(yè)機(jī)器人，這是2010年的兩倍，是迄今為止最高的數(shù)字，其原因可能是為混合電動(dòng)汽車(chē)增長(zhǎng)的市場(chǎng)需要生產(chǎn)電池。2017年，德國(guó)汽車(chē)行業(yè)每1萬(wàn)名員工中總共擁有1162個(gè)機(jī)器人。（資料來(lái)源：國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)）

責(zé)任編輯：薛金萍 xjp@cprint.cn