彈性供應，敏捷製造，雙管齊下破局“缺芯”_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2021-09-09 17:54
來源：內容由半導體行業觀察（ID:icbank）原創，作者：李晨光，謝謝。隨着智能製造的崛起，現代化的製造生產模式已是大勢所趨。其中自動化生產與柔性生產成為了製造型企業兩大發展方向，而如何打通生產與物流的自動化銜接，如何適應高頻的產線變化，成為了企業轉型升級的重中之重。
除了較早應用工業機器人的汽車、3C、家電、金屬加工等傳統領域，近年來，半導體、倉儲物流、光伏、鋰電等新興行業的自動化趨勢加速，帶動上游工業機器人產業增長。
近日，在國家統計局發佈的7月份工業生產數據中顯示，7月國內工業機器人產量達到了31342套，同比增長42.3%；1-7月國內工業機器人產量為205094套，同比增長64.6%。工業機器人行業隨着下游產業的升級轉型正在迎來產業高速發展的機遇。
按照國際機器人聯盟（IFR）的分類，機器人可分為工業機器人和服務機器人。工業機器人用於製造業生產環境，可廣泛地應用於企業各個生產環節，如焊接、機械加工、搬運、裝配、分揀、噴塗等，主要包括人機協作機器人和工業移動機器人。
**由工業自動化與產線柔性生產需求共同驅動，移動機器人賽道火熱。**同時，以中國為代表的發展中國家正處於產業轉型升級的關鍵時期，製造業與倉儲場景對自動化物流需求日益凸顯，很大程度上帶動了移動機器人的需求。
據中國移動機器人產業聯盟、新戰略移動機器人產業研究所統計數據顯示，中國工業應用移動機器人（AGV/AMR）產品銷量從2016年的11300台增長至2020年的41000台，年均複合增長率高達38%。市場規模也從2016年的19億元增長至2020年的76.8億元，複合增速高達41.8%。
其中，AMR（含激光SLAM和視覺SLAM）機器人約為6900台，佔總體市場的16.83%，市場銷售規模約為14億元，佔整體市場規模的18%。從目前的市場來看，AGV仍然還是主流，但AMR增長迅速。
相比AGV，AMR更能滿足人機協同與柔性物流的需求，可以在各種複雜且動態變化的環境下運行，產品部署週期短、應用場景靈活以及降低成本等，多種驅動因素下，AMR有着巨大的增長空間。據Interact Analysis預測，AMR市場近五年持續保持兩位數增長，並且預計到2022年，全球移動機器人中對AMR的需求、收入和銷量預計將超過AGV。
（圖源：斯坦德機器人）
2020年AMR機器人應用主要集中在3C電子、半導體、面板、新能源及光伏、電力成套及醫藥行業等製造領域，伴隨着AMR技術的進一步成熟以及製造業產業升級的加速，未來AMR機器人將逐漸向更廣闊的市場延伸。
（圖源：新戰略移動機器人產業研究所）
AMR賦能半導體行業“降本增效”
回顧AMR產業發展史，自2014年以來，中國誕生了許多AMR廠商，經過數年的發展，工業AMR賽道關注度逐年上升，尤其是資本的關注度持續提升，在帶來資金和品牌背書的同時，更多是放大了該領域的明星效應。
以AMR產品起家的廠商斯坦德機器人為例，自2014年成立以來，一直專注於AMR技術和產品的研發以及市場的開拓，實現了機器人定位導航算法、操作調度系統、控制器等核心技術的自主研發全覆蓋，在全國乃至全球範圍內具備領先技術優勢，主要業務為激光SLAM導航AMR及廠倉一體的柔性工業物流解決方案。近年來獲得了高速成長，規模進入快速增長期。
**當前，降本增效是眾多行業企業追逐的話題。**審視當下，受疫情和國際形勢影響，中長期內半導體芯片缺貨、供不應求的狀況還將延續，而如何進一步釋放現有產能，提高生產效率，成為整個半導體產業鏈的頭等大事，許多半導體企業也已開始柔性物流的引入佈局。
據斯坦德機器人介紹，半導體產業工藝複雜，設備精密度要求高，整體流程涉及到成百上千道工序，其中，用到工業機器人的環節多在芯片封測和晶圓生產兩大場景。以半導體封測為例，晶圓盒搬運與上下料，製程間彈夾搬運與上下料，工序間轉運及機台自動對接上下料，輔料配送等等，都是AMR常見的應用場景。
有觀點表示，以國內目前的市場格局來看，半導體行業並不適合所有廠商都去開發，對於擁有較高技術壁壘的企業，才算得上是一個好的細分市場。這也正是斯坦德切入半導體賽道的重要原因：一是基於自身具備的技術基因，二是想解決某一細分賽道的痛點。斯坦德機器人半導體行業總監黃有鵬表示：“半導體行業很多場景沒有大範圍使用移動機器人，AMR除了滿足簡單的物料搬運外，更重要的是滿足客户工序間機台自動對接及上下料的需求。”
對於半導體這樣生產過程離散、環節繁複、生產柔性高又同時對操作的精準度有較高要求的行業來説，相較於大張旗鼓引入更高規模的生產自動化方案，通過提升倉儲、生產物流的效率來促進整體效率的提升，是一種更經濟、更高效、更有彈性的改進方式。
黃有鵬指出：“不少封測廠商在進一步自動化改造過程中通常會面臨多種挑戰：部分設備並非為適應自動化上下料處理而設計，難以實現WIP的自動化管理以及數據的讀取；部分工廠沒有配備自動化所需的基礎設施（舊設備不符合SECS/GEM標準、網端接口少、機台無法滿足自動對接需求等）；同時還存在托盤、料盒等載具差異化大等問題。因此，對於半導體行業來説，一家優質的AMR供應商還需要具備強大的軟件系統能力、設備改造及自動化方案集成能力。”
以斯坦德為例，其機器人調度管理系統不僅保證了機器人的高效協同運行，還能與企業的MES，ERP等業務系統及中控管理系統進行無縫對接，通過用户友好的操作界面將物料位置、物流/生產任務等信息進行可視化，助力生產決策及流程的優化，實現自動化與信息化的同步提升。
從行業發展現狀來看，斯坦德機器人在半導體這個細分賽道佔據了領先優勢。
斯坦德的優勢還體現在項目落地實施方面，以國內某半導體龍頭企業柔性物流改造項目為例：該企業新建廠房正式投產後，希望將原廠分揀後的晶圓進行跨廠區搬運。由於新舊廠區距離較遠，人工搬運物料勞動強度大且費時久；人工搬運效率低且不穩定，對生產節拍的穩定性帶來隱患以及涉及長距離運輸、物料脆弱易損、途徑多設備設施對接等挑戰，普通的自動化物流手段無法滿足企業需求等。
對此，該企業選擇了斯坦德AMR，其自主研發的激光SLAM導航AMR在倉儲、產線物流環節均表現出良好的適應性。同時區別於傳統AGV，斯坦德AMR無需鋪設磁條、二維碼等輔助物即可實現自主定位導航，更能滿足晶圓製造企業對生產環境潔淨度的高要求。此外，斯坦德還將FMS調度系統、中控系統、Matrix系統、定製呼叫功能等軟件系統和功能添加到技術組合中。經導入柔性物流方案，斯坦德機器人為該企業實現了物流減員、人工減負、效率提升、自動化與信息化同步升級。
本案例是AMR在半導體生產過程中的典型應用，通過AMR進行晶圓搬運，大大減少搬運工人，提高搬運效率，解決擴建廠房招工難等問題，達到自動化升級、降本增效的目的。斯坦德機器人通過一套解決方案，幫助半導體行業在擴建廠房、擴大產能、提升效率方面邁出了關鍵一步。
但是，AMR企業想要為半導體客户創造更大價值，不光要滿足高效率的自動化物流需求，還在於提供數字化的運營管理支持。
黃有鵬表示，結合自研激光SLAM導航移動機器人與FMS調度系統，斯坦德機器人創新性的提出了符合多行業跨場景的柔性工業物流解決方案，幫助企業實現原料出入庫-線邊倉上下料-產線在製品工序間流轉-工序間機台自動對接上下料-成品出庫全程物流自動化，同時實時追蹤記錄生產與物流數據，在自動化的同時實現生產數據的可視化。在“兩化融合”的大背景下，為企業實現工業互聯奠定基礎。
集成應用能力成為機器人行業未來趨勢
隨着工廠內部製造複雜程度的日益上升，對於自動化設備柔性化的需求也更加迫切，相比於AGV/AMR和機械臂的單一功能，集合了兩者特性的複合機器人顯然更具柔性化，能更好的滿足行業需求。
複合機器人看似是AMR和機械臂的簡單相加，實際讓兩種設備穩定協同工作並非易事。除了集成雙方系統需要企業具備足夠的技術積累之外，保證多方設備協作滿足複雜場景下的特定需求也是集成面臨的重大挑戰。例如在半導體車間場景中，既需要完成移動搬運取料的任務，又需要納入到產線製程，承擔具體工種的加工操作（例如上下料、視覺檢測、材料去除等等）。因此，無論是對AMR的環境適應能力，還是對協作機械臂的開放性，以及對集成商的集成能力均提出了更高要求。
高工產業研究院認為，對於各家AMR廠商而言，集成應用的能力是一項必備技能標籤，在做好產品本身的前提下，集成應用能力是AMR廠商能更好服務終端客户與幫助集成商合作伙伴的關鍵保證，短期內該技能標籤可以定義為“生存標籤”，未來或可成為“發展標籤”。
黃有鵬也表示，作為To B端的非標應用設備，產品本身的進步提升需要在實際場景中去試錯、打磨和迭代，需要公司具備非標設備設計改造與開發、集成應用與項目實施的能力。
從斯坦德機器人發展歷程能夠看到，前幾年一直專注於做工廠內的“腿”，即自主移動機器人，解決工廠自動化升級中物流搬運的需求。而近幾年，通過集成上下游合作伙伴產品，結合自研激光SLAM導航AMR與RIoT智能軟件系統，斯坦德機器人從多個完整解決方案中，逐漸積累了提供柔性物流整體解決方案的能力。
**黃有鵬強調，對柔性工業物流要有系統化思考，單個場景的實現效率最大化不意味着在整體場景中都能實現效率最大化，應通過打通倉儲與產線的運輸、工序間機台自動對接上下料以及各生產環節的系統信息互聯，進而實現全程物流自動化。**這也是斯坦德之所以能夠取得快速發展的原因所在，斯坦德以AMR為切入點，完成物料搬運和配送的基礎任務，再通過生態合作方式，聯合產業鏈企業向打造半導體無人工廠方向努力。
展望工業機器人市場的發展勢頭，黃有鵬向筆者表示，疫情影響下，增加了行業對工業機器人的需求，後疫情時代，企業自動化轉型浪潮迅猛來襲，加快了製造企業“機器換人”的速度，工業機器人廠商積極卡位搶佔市場。
根據微軟與IDC研究數據顯示，疫情促使63%的中國企業加快了數字化進程。IDC發佈的2021年度中國製造業趨勢分析顯示，中國企業為達成自主運營能力，60%都大幅增加在了數據治理、數字工程和運營上的投入。
顯然，對於製造業工廠來説，在後疫情時代，加速工廠的數字化、自動化轉型，降低車間員工數量、提升員工的數字技能水平，提高生產效率及產品品質，已經成為了長期戰略。在此背景之下，對於移動機器人的需求量將呈現出快速增長態勢。
斯坦德機器人已從單個環節設備供應商的角色成長為引領智慧工廠柔性變革的物流方案供應商，有望在新的市場機遇中迎來加速發展。
寫在最後
縱觀整個移動機器人產業的發展過程，2015年到2019年是行業野蠻生長的高速發展期，而2020年以來，由業內企業共同制定的行業標準，引導行業逐步進入一個以規則和理性為基礎的健康發展模式之中。
同時，移動機器人行業領域廣闊、賽道眾多，未來在許多細分市場都會湧現出一些“專家型企業”。所以，企業應根據其對行業特點的理解，聚焦自己具有優勢的技術、產品以及行業，這樣才能實現可持續的發展。
斯坦德基於對不同行業柔性物流需求的深刻理解，在機器人硬件產品方向創新性的提出了1+N+X=∞驅動的理念，以“打造一款標準移動機器人平台+N種標準移動機器人衍生產品+深度擁抱行業需求”的策略，向客户持續提供更先進的智能移動機器人，將工廠不同的工藝設備在物流層面實現柔性互聯。在軟件產品方向，通過實現智能工廠海量設備互聯協同及縱向信息系統互聯互通，幫助客户通過清晰可見的路徑一步一步實現智能製造。
當然，**工業4.0的踐行，僅靠一家企業的力量遠遠不夠，數字化物流的產業生態化已是大勢所趨。**斯坦德機器人聯合上下游不同領域的企業，一起構建柔性智造生態圈，形成行業系統級的端到端物流解決方案能力，共同助力工業製造數字化與自動化轉型。