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购置机器人合算吗
来源:世界科技百科 专题:

通过前面的介绍,大家对机器人有了一些了解.不过,您也许会问: 购买机器人合不合算呢? 下面,我们就来回答这个问题。

我们先进行与此有关的经济分析.不难想象,机器人发展初期,需要在一个未曾实践过的新技术领域里大量投资,因此它的价格很高.然而,现在许多机器人已经得到了成功的应用,从而导致机器人厂家能够生产更多更便宜的机器人.诚然,购买机器人仍然是一笔可观的投资,但它已不再是一种未经检验的不可靠的生产方法了.因而更多的企业家正准备在机器人方面进行投资.现在让我们来分析分析机器人的经济性问题。

一台工业机器人的价格比一幢房子要低些.据美国机器人工业协会全球产品目录统计,达到工业使用要求的机器人标价为14,000-150,000 美元.因此,一台机器人是在个人或集团支付能力之内的.人们出于什么动机购买机器人呢? 是买一台还是几台? 如何做出正确的判断? 什么条件会使投资者对购置机器人产生兴趣呢?

机器人的价格范围大约可以从36 美元的玩具机械手到价值一亿美元的航天飞机机械手.最便宜的计算机控制机器人是价值300 美元的“海龟”.高精度工业机器人约值50,000 美元.这个价格范围说明机器人确实是在人们支付能力之内的.可是,我们要机器人干什么呢? 我们的许多孩子对父母说,他(她)想要一个机器人为他(她)去赚钱,他(她)好去买自己想要的玩具.他(她)还想把机器人带回家,同自己一起玩.毫无疑问,我们都希望机器人为我们赚钱,我们才能买到我们想要的东西.机器人怎么会赚钱呢? 你看,它能像人一样,生产商品和提供服务.我们已经讨论了机器人能做的几种工作——焊接、喷漆、工件抓放和装配等.机器人能制造什么呢?

美国机器人学课程中有一个练习,要求学生去设计一个生产计算机的单个机器人系统.这个计划的动机是,如果一台机器人能把计算机部件组装在一起,那么每个学生就能得到一台相当于计算机部件造价的计算机了,这大约是一般计算机零售价的40% .三个月以后,学生们提出了各种装配计算机的机器人系统设计方案.其中最好的一个设计,整体大小如饭桌.机器人和传感器的价格大约是5000 美元,用它装配一台小型单板机大约要五分钟.每天运行24 小时,在理论上这个机器人装配系统每天能生产288 台计算机,即一年生产105,120 台计算机.如此计划实现,即使是最大的大学,也可为每个学生和教职工提供一台计算机.与购买整个系统比较,即使每台计算机只节省100 美元,这个机器人装配系统每年就可以节约1,051,200 美元.用50,000 美元的投资换回100 万美元的价值,这当然是相当有吸引力的.诚然,学生们没有时间去建造他们所设计的系统,但是工业界却在真正进行着类似的练习.许多卓越的设计者们可能正考虑如何用机器人去赚钱,而我们在此之前,是不会知道他们的努力的。

在美国,机器人的工业所有制是目前最经济的实际占有方式.从现在看来,短时间内不会发生对现存的自由企业制度的偏离.公司占有生产资料,有经验的设计师和熟练的技术工人制造我们所需要的各种商品.国内外厂商之间的竞争是异常激烈的.作为消费者,我们会从竞争中获利;作为竞争者,则必须运用最佳手段,以保持竞争的有利地位.机器人就是一个非常有力的手段。

由于在多变的情况下执行多变的任务,需要柔性的、可编程的自动化机械,因而对机器人的需求也随之增长.应用工业机器人的实际好处,已经使许多企业家对机器人的作用表示满意,如生产力的提高、产品质量的改进、对通货膨胀的抑制、对产品更新换代的适应能力、工伤事故的减少、生产过程的连续性和库存的更好控制等.然而,除富有的大企业以外,与人工劳动力价格相比,机器人的价格常常使很多人踌躇不前,于是劳动力价格随之上涨.现在,相对来说,机器人不显得那么贵了。

决定购置机器人的另一个非常重要的考虑是,机器人系统能否提高生产率.机器人可以从几个方面达到这个目的.它们能提高生产率,提高产品质量,维持生产持续性的质量.如在弧焊等某些应用场合,生产率提高百分之几百.和人不一样,机器人不会在工作中感到疲劳、厌烦和疏忽大意.当人疲倦时会在工作中发生失误,造成返工或废品.这种损失机器人几乎可以全部避免.机器人系统可以上千次无故障运行,以完全相同的方式,制造出完全相同的工件.因为一台机器人通常能做3-5 人的工作,在某些特定的工艺中,机器人还可以节省其他劳动力的费用.与此同时也节省了其他费用,如照明费和暖气费等,而这对保证以人进行工作的环境却是必要的.同时,安全保障费用也节省了,诸如,节省了为达到高危险作业的管理标准而必须付出的费用.如果在机器人系统程序编制中确定每小时生产一定数量的零件,那么除机器故障外,实际生产的零件就一定是确定的.通常,由主要制造厂家生产的机器人故障率是很低的.许多机器人的设计已经达到平均500 小时无故障,而无需过高的维护保养费用。

再一个重要考虑是机器人硬件、软件和动力源的类型.在前面我们已经提过这些类型,现在概括地回顾一下: 机器人的机械手可根据应用的需要灵活设计,大多数工业机器人的机械手坐标数为2-6 个.广泛应用的四种机器人是根据机械手的几何形态划分的,即直角坐标式、柱坐标式、球坐标式和关节式.每种不同的应用都要求设计一个终端执行器来完成确定的任务,有卡爪钻头、磁力吸盘、喷枪、焊枪或其他类型.尽管标准的焊枪、喷枪和卡爪对机器人很有用,有些特殊任务仍需使用者自己制造终端执行器.机器人动力源可以是液压、气动或电动的.液压机一般适于搬运较重的材料,以及要求灵巧并有复位要求的场合;载运较轻材料而又要求快速运动的场合,气动机器人更为适用;只要有效负载不过大,电动机器人也可以达到很高的重复定位精度.当前发展趋势(特别是系统包括很多传感器附件时)表明,需要人们参与和调整机器人的很多运用,如弧焊,需要一个装配有示教板的操作控制站、键盘和CRT 显示装置。

另一个考虑是计算机软件.控制软件与机器人控制系统一起提供,但使机器人在工厂中和其他机器人、设备协调工作的控制软件,却需要使用者自己编制.软件的复杂性和价格,与机器人系统的应用情况有关.最简单的软件可以是一个机器人单元的控制软件,最复杂的软件则可能是包括整个机器人通讯系统接口和计算机分层控制的软件包.无论是伺服还是非伺服控制,需要的软件类型也受机器人操作类型的影响.伺服机器人完成点到点、连续路径和可控路径的操作,非伺服机器人仅限于简单的材料搬运和传送的操作.今天生产和适用的多数机器人属于伺服类。

使用者还需考虑哪些应用是机器人最适用的.前面我们曾提到机器人系统中最适用的范围,现在让我们来回顾一下机器人应用最广泛的领域: 点焊、弧焊、货运集装、货物集散、冲压、上下料、钻孔、喷漆、夹持传送热工件、装配、机床工件装卸、注塑、压模铸造、蜡模造型及铸造、去毛刺、磨削、铣削、胶粘、持取搬运有毒、危险、笨重物品.这个清单决非详尽无遗,但都是实践证明行之有效的应用领域,可供顾客和使用者参考.无论大型或小型的工艺操作,长期稳定和小批量的生产,使用机器人都是有利可图的.无论是在单一工作单元中,还是在与其他设备联结的集成应用系统中,机器人都可以是独立的.一个特定的工厂必须对机器人应用的好处认真进行估计,在估价中,一般应该回答好各方面的问题。

在这样的基础上,人们一般都会得出比较一致的认识: 使用机器人是大有好处的。

上面我们已经作了有关机器人的经济分析方面的一些内容的介绍,下面,我们进一步介绍科学家、经济学家对机器人的经济论证。

购置机器人可能有各种原因.机器人能够持续稳定运行,从而提高生产率是一个重要的考虑.仅这一因素即可表明,使用机器人是恰当的。

改进产品质量是使用机器人的又一原因.机器人运行的稳定性可以保持产品质量的一致性.与改进质量有关的问题,还有废品率的降低和操作中废弃材料量的降低.例如在喷漆工艺中,较好的稳定性表现为喷涂材料厚度甚为均匀,因为喷涂层厚度仅有1/4 英寸.涂层超过2%英寸才可能为操作工人察觉,这意味着需要用双倍涂料.一个食品制造商安装了一台设备,以测量一磅一包的乳酪份量.由于严格控制了乳酪的份量使之不超过规定的限度,以及由于减少了应酬政俯市场检查人员的时间,仅仅几个月,制造商节省的钱就足够支付机器的投资.另一家制造阴极射线管的公司,由于不能很好地控制在面板上涂磷的工艺,工厂几乎倒闭.由于磷的价格连年增长,不少参与竞争的公司使这一过程自动化,故能以一半价格提供质量更好的产品.另外,即使那些机器人在不比人干得快的场合,机器人运行的稳定性也是一个勿庸置疑的优点.例如,在压铸和注塑中,机器人稳定的生产周期可保证产品生产温度的均衡,从而生产出更为一致的产品.另一个优点是,由于工业机器人可持续运行,无须中间休息,产品质量尤为稳定.焊接是又一个由于生产稳定,避免废品损失,然后显著节省的应用实例。

消除有害作业中危害人类健康的因素,进而提高工作质量,是采用工业机器人的又一重要原因.例如,从40年代开始,便使接触放射性材料的各种工作由遥控机械手和机器人去做.喷漆、化工或其他多粉尘工作环境的有毒作业,虽不象放射性危害那么明显,但也同样会造成一些严重的问题.如一家石棉制品厂,人们吸入在显微镜下才看得见的石棉微粒,会导致严重的肺病.这家公司花了一百多万美元,在一个又高又大的厂房内安装通风设备,改善工作条件,以期达到“职业安全和健康管理标准”的要求.现在看来,也许最好的解决办法是在一个封闭的车间内采用机器人工作.100 万美元足可以购置很多机器人。

采用机器人完成那些由于环境恶劣人们不想去干的工作,如在噪音、高温及有毒气体的环境中,快速单调地提举、装卸重物的工作,很难评价其经济效益,但却含有意义深远的人道主义价值.因为现在许多工作还是由人来做的,如准备用机器人代替,就应该在经济上更值得才行.在这种情况下,就必须进行细致的经济分析.且要考虑以下几个因素: 偿还周期、本金回收、现金流通分析、课税优惠、设备折旧、公司税利等等.我们相信,对很多行业、企业来说,使用机器人来工作,将是更为优惠的.当然,随着机器人工业的发展,机器人的适用范围将越来越大,机器人的价格将越来越接近大众的消费水平.因此,现在只有一部分的单位和个人买得起机器人,将来会变成大部分单位和个人买得起机器人,并且认为这是值得的。

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