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中國電纜行業正迎來“機器人革命”

更新日期:2018年7月9日 大字 小字
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前言

在“中國制2025”戰略方針指引下,中國制造業即將發生由機器人主導的翻天覆地的變革。作為制造機

器人重要配套產品的電纜行業,正在面臨一場前所未有的產業技術革命。以往,人們對“中國制造2025

”戰略方針理解不深不透,因而產生一種誤解甚至恐懼感,因而對如何適應這一新形勢感到茫然。有些

電纜企業總以為《市場需要啥我就做啥》,但對如何把產品和服務做好卻心中無數,以致影響企業技術

創新計劃的制定和實施。本文介紹了“中國制造2025”戰略方針的要點、應用機器人的必要性和必然性

,以及機器人電纜的技術現狀和發展前景,以期對由機器人引起的電纜產業革命有大致的了解。

01“中國制造2025”的要點

國家制造強國戰略咨詢委員會委員、“中國制造2025”主要執筆人屈賢明先生,在2016年11月13日舉行

的“第二屆中國制造2025高峰論壇”上說:“智能制造和工業強基是“中國制造2025”的重點和主攻方

向,中國要在這兩個方面著力發展”。智能制造不僅是一場由互聯網 + 和工業4.0 發展的必然結果,是

又一次偉大的工業革命運動。而工業強基則是由智能制造是使國家基礎制造業的能力進一步提高,實現

“強身壯骨”的目的。

屈賢明指出,中國已經渡過了智能制造的培育期,正在進入發展期、成長期;之所以把智能制造定位為

主攻方向,是因為新一代信息技術和人工智能的快速發展,引起了人們的關注,這就給中國制造業追趕

處于發展前列的美國、德國、日本制造業提供了機會;如果抓住機會,將新一代信息技術的發展和中國

制造業轉型升級的迫切需求結合起來,就會大幅提升中國制造的水平。

屈賢明特別強調,要實現“中國制造2025”戰略目標,必須實施“四大制造”:一是智能制造;二是綠

色制造;三是服務型制造;四是優質制造。再加上一個工業強基,就基本上構成了中國制造最主要的幾

個方面。這幾個方面都與電纜行業密切相關。

02四大制造

對于四大制造的含義,學術界的權威解讀是:

智能制造:這是由智能機器和人共同組成的人-機一體化智能系統。它在制造過程中能進行智能活動,諸

如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人在

制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。智能化是

制造自動化的發展方向。在制造過程的各個環節幾乎都廣泛應用人工智能技術。專家系統技術可以用于

工程設計,工藝過程設計,生產調度,故障診斷等,也可以將神經網絡和模糊控制技術等先進的計算機

智能方法應用于產品配方和生產調度等,實現制造過程智能化。

綠色制造(也稱為環境意識制造或面向環境的制造):這是綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造

模式。其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的

影響最小,資源利用率最高,并使企業經濟效益和社會效益協調優化。目前,我國正在推行的“清潔生

產”,就是綠色制造的具體措施。

服務型制造:這是制造與服務相融合的新產業形態,是一種新的制造模式。通過產品和服務的融合、客

戶全過程參與、企業相互提供生產性服務和服務性生產,實現分散化制造資源的整合和各自核心競爭力

的高度協同,從而達到高效創新的一種制造模式。外包業務可以是生產、營銷、設計、開發、信息、保

養等各個經營環節。傳統觀念認為,制造就是生產加工。實際上,生產并不等于制造。制造包括生產和

服務兩部分,也就是說,制造=生產+服務。從微笑曲線來看,服務處于價值的高端,而生產加工環節卻

處于低端。生產所創造的價值約占整體價值的三分之一,而服務所創造的價值約占三分之二。從過程來

分析,生產過程的時間為10%,而服務過程的時間為90%。

優質制造:這是涉及產品質量和企業競爭力的制造理念。如今,沒有人否認產品質量是企業生存的根本

。隨著消費者消費經驗的積累,消費行為更加理性和成熟,企業之間的競爭已經從產品的競爭進入到質

量品牌的競爭,即追求品牌美譽度的競爭。中國企業仍處于世界產業鏈的低端,要改變這個現狀,讓中

國制造成為名副其實的優質標志。

在目前中國電纜行業“大而不強”的形勢下,如何在新時代里進一步提升企業自身的創新能力,實現真

正的企業升級,是當前電纜行業需要認真考慮的迫切問題。

03機器人應用領域

機器人可代替或協助人類完成各種工作,它們能夠在一些特殊的危險環境下作業,可代替人從事水下、

開采、礦山、太空等等工作,凡是枯燥的、危險的、有毒的、有害的工作,都可以交給機器人去做。機

器人除了廣泛應用于制造業領域外,還應用于資源勘探開發、救災排險、醫療服務、家庭、娛樂、軍事

和航天等其他領域。機器人是工業及非產業界的重要生產和服務性設備,也是先進制造技術領域不可缺

少的自動化設備。在眾多制造業領域中,應用工業機器人最廣泛的領域是汽車及汽車零部件制造業。

2005年美洲地區汽車以及汽車零部件制造業,對工業機器人的需求占該地區所有對工業機器人需求的比

例高達61%,未來幾年工業機器人的需求將會呈現出高速增長趨勢。

有資料介紹,歷史上第一臺工業機器人的出現,是用于美國通用汽車公司的材料處理工作。隨著機器人

技術的不斷進步與發展,它們可以做的工作也變得多樣化起來,包括噴涂、碼垛、搬運、包裝、焊接、

裝配等等。如今,服務機器人的出現又給機器人帶來了新的職業—與人類交流。

機器人應用最廣泛的領域如下:

機械加工機器人

機械加工行業機器人應用量并不高,主要從事應用的領域包括零件鑄造、激光切割以及水射流切割等。

噴涂機器人

機器人噴涂主要是涂裝、點膠、噴漆等工作。在這些工作環境中,油漆飛濺,空氣中充滿有害氣體而有

害于操作工人身體健康。用機器人代替人工噴涂,即可保證噴涂質量,提高工作效率,也能讓工人免受

噴涂環境污染之苦。

裝配機器人

裝配機器人主要從事零部件安裝、拆卸以及修復等工作。與一般工業機器人相比,裝配機器人具有精度

高、柔順性好、工作范圍小,能與其他系統配套使用等特點,主要用于各種電器制造行業。汽車制造過

程中,要求安裝的精度和速度越來越高,小配件越來越多,人工安裝已經很難滿足裝配需求。用于裝配

作業的機器人,在小到車門、儀表盤、前后擋板、車燈、電池、座椅的安裝,大到發動機的裝配等,發

揮了越來越重要的作用,大大提高了汽車裝配的效率。

焊接機器人

焊接機器人按照使用類型分為點焊機器人和弧焊機器人等。焊接機器人具有性能穩定、工作空間大、運

動速度快和負荷能力強等特點。機器人焊接質量明顯優于人工焊接,大大提高了電焊作業的生產率。機

器人焊接主要是在汽車制造中使用的點焊和弧焊?;『笝C器人近年來發展勢頭十分迅猛。許多加工車間

都逐步引入焊接機器人。

搬運機器人

目前,搬運仍然是機器人的第一大應用領域。許多自動化生產線需要使用機器人進行上下料、搬運以及

碼垛等操作。近年來,隨著協作機器人的興起,搬運機器人的市場份額一直呈增長態勢。 

高溫機器人

高溫機器人主要用于煉鐵爐、煉鋼爐和玻璃熔化爐。煉鐵爐內部溫度1500℃,煉鋼爐內部溫度2000℃,

玻璃融化爐顳部溫度1200℃。在這些高溫爐窯的外部,溫度一般高達250-400℃。操作工人在如此高溫環

境中打開爐門扒渣和取樣,需要穿戴特殊的防護服,既辛苦,又危險。使用可耐受環境溫度1000℃的機

器人,即可把操作工人從繁重而危險的工作環境中解放出來。

04國內機器人應用現狀

自2010年以來,我國開始轟轟烈烈的工業機器人研制和應用,至今已經初見成效,形成了機器人產業。

其原因,一是緊跟國際發展潮流,二是我國發生用工荒。促轉型、用工荒等因素助推“機器換人”遍地

開花。



據工信部網站顯示:浙江率先推進機器換人,計劃自2013年起5年間,每年實施5000個機器換人項目,實

現5000億元機器換人投資。浙江省經信委稱,該項目至2015年已累計減少普通勞動工人近200萬人。

安徽正抓緊推進“‘機器換人’十百千工程”。廣東、山東等地則都在自身具備比較優勢的產業領域大

力推動“機器換人”,已有不少人工崗位被機器人勞動力替代。

據悉,深圳雷柏機器人運營管理部介紹,從2005年開始,該公司遭遇“用工荒”,人力成本上漲。2011

年,雷柏購買了75臺工業機器人,人力成本驟降。以鍵盤組裝為例?,F在一條生產線上,5名工人通過管

理機器人就可以完成之前100人的工作量。 

根據廣東東莞市經信局的數據,2014年9月至2016年10月,東莞“機器換人”專項資金項目申報共1485個

,預計可減少8.7萬工人。2016年初,東莞市政府發布了2016 [東府] 1號文 《關于大力發展機器人智能

裝備產業 打造有全球影響力的先進制造基地的意見》,旗幟鮮明地提出,以全面實施“機器人智造”計

劃為統領,大力發展機器人智能裝備產業,這既體現了以“機器換人”、提升現有制造業的智能化水平

,實現產業存量升級,又體現了未來東莞著力發展智能化的先進制造業,做優做強產業增量。

廣東電線電纜協會在《廣東省電線電纜行業發展指導意見 2017-2020》中明確指出,電纜企業不僅要研

發機器人電纜,為機器人行業提供優質產品和服務,也要積極推廣機器人應用,實現企業自身的技術創

新升級。

05機器人電纜研發現狀

據德國TUV(萊茵)公司的統計資料顯示,目前,在機器人電纜耐扭轉(無故障運行)次數方面,仍然以

德國和日本領先,中國還處于剛起步階段(表1)。



機器人電纜的應用

機器人電纜主要用于機器人中的各類布線系統。隨著機器人技術的不斷進步,品種和功能不斷增多,促

使機器人電纜不斷進行相應的技術進步,應用領域日趨擴大。



產品標準

目前,國內外現行的機器人電纜機械試驗標準如下,企業可任選。
GB/T 5013 (IEC 60245)  額定電壓450750V及以下橡皮絕緣電纜
GB/T 5023(IEC 60227)額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜
EN 50396 三輪曲撓試驗
UL 62 軟線和軟電纜
UL 2556 電線電纜測試方法
JIS C 3005 橡皮塑料絕緣電線電纜試驗方法
GJB 1916 艦船用低煙電纜和軟線通用規范
TUV 2 pfg 2577/08 機器人用電量
CRIA 0003 工業機器人專用電纜

產品結構和材料

機器人使用場所不同,電纜有不同的結構設計形式。常見的電纜結構形式如圖3所示。



導體:符合GB /T 3956第5類或第6類裸銅線、鍍金屬銅線或銅合金線。 
絕緣:材料為PVC、TPE、PP、ETFE、TPEE和耐溫200℃以上的改性硅橡膠。
填充:材料一般為芳綸絲繩。
屏蔽:分屏蔽—鋁塑復合帶(繞包或縱包搭蓋率不小于15%) + 裸銅絲或鍍錫銅絲或銅箔絲編織(密度

不小于80%);總屏蔽—銅絲編織。
內護層:材料為電纜外護層材料之一種,厚度贏符合規定。
外護套:材料為PVC、TPE、TPU、硅橡膠。

產品性能

對機器人電纜最重要的性能要求是柔軟性、耐磨性、抗拉強度和耐扭轉強度。根據機器人使用場所不同

,低煙無鹵和耐高溫也是重要技術指標。

06高科技產品需要高技術支撐

現代機器人是智能化高科技產品。作為機器人重要組成部分的機器人電纜也是一大類高科技產品。制造

高技術機器人電纜需要高技術支撐,其中包括:精密連續退火銅絲細拉機、超細導體絕緣擠出機、超細

絕緣線芯成纜機,以及專用成品檢測設備等。最重要的是要有專業技術人才,并且要有政府的大力支持。

07中國電纜行業正在迎來“機器人革命”

中國產業調研網發布的2017-2022年中國機器人線纜行業現狀分析與發展趨勢研究報告認為,在工業應用

中,越來越多的復雜運動需要使用到可扭轉或三維高柔性電纜,并且要求這些電纜可以擁有和使用于直

線拖鏈系統中時相似的使用壽命。

芯線,束絞,屏蔽和護套材料必須要能承受彎曲時產生的擠壓力以及由扭轉運動產生的徑向壓力的變化

。為此,不同“軟”結構元件如:粘膠纖維,PTFE元件或其它裝填元件等,都被用于高柔性機器人電纜

中,以吸收扭轉力。扭轉電纜對編織屏蔽提出了特殊要求。由于使用了特殊的PTFE滑動膜,屏蔽結構已

經過了扭轉優化,可一定程度上地補償運動誤差。特別是對可扭轉總線電纜來說,在產品的整個使用過

程中,傳輸特性參數如衰減,電纜載荷和信號質量都必須保持在偏差極小的正常數值范圍內。這就要依

靠經過特殊扭轉優化的絕緣材料和具有相應數值的衰減元件來實現。

目前全球機器人市場規模不斷擴大,我國機器人產業發展勢頭迅猛,目前國產自主品牌工業機器人占我

國市場份額超過30%,未來機器人需求潛力巨大,未來幾年內是機器人產業蓬勃發展的關鍵機遇期,要抓

住機遇,發展壯大自主品牌,全面提升我國機器人產業核心競爭力。據國際機器人聯合會統計,全球機

器人市場規模不斷擴大,全球工業機器人銷量超過25萬臺?,F階段機器人行業規模為750億美元左右。新

興的機器人消費市場囊括了機器人系統采購、系統硬件支持、軟件支持,機器人相關服務以及后期硬件

維護等13個關鍵行業和52個細分市場。

由機器人推廣應用引發的新一輪世界性產業革命,正在我國制造業內興起一場“機器人革命”,其中包

括電纜行業。這場“機器人革命”來勢之快和范圍之廣,給電纜行業帶來了很大壓力。如何把傳統的“

拉—絞—包”(或拉—包—絞)工藝改造成現代化技術工藝,還需要企業徹底轉變思維方式,徹底擺脫

陳舊落后的經營模式,以“四大制造”為出發點,建立起完整的信息系統,進而實現產品和服務全過程

各環節的信息化管理。這是一項非常艱巨的任務。

08結語

綜上所述,機器人和機器人電纜具有廣闊的市場前景。電纜行業正在面臨一場有機器人主導的產業革命

。這是實施促進企業技術升級的良好機遇。有條件的企業應抓住這次機遇,實現企業技術創新升級。
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