印后加工中的“机器人同事”

徐世垣

据国际机器人联合会调查显示，到2020年全球将安装170多万台新的工业机器人。可编程的“机器人同事”很快也会在印刷厂出现吗？

如今，机器人在印刷行业的使用正在蓬勃发展，如MBO公司的Cobot Cobo码垛机器人已经投入应用，Baumann公司也在使用BASS协作机器人。

德国Baumann（宝曼）公司的经理Markus Frick确信：“那些不愿实施自动化的人，迟早会遇到问题。”这意味着印后加工企业在自动化方面还有很大的潜力。没错，在印刷车间许多过程早已高度自动化运行，而在印后加工中许多材料仍然靠手工搬运，需要大量人员。  印后加工是印刷生产中劳动密集程度最高的部门，这并非新的见解。也正因如此，印后加工的技术工人特别短缺，许多工作根本没有人去干。

据印刷和媒体协会的调查，虽然印刷和媒体行业培训职业的新合同数量略有增加，但培训率下降。40%的培训公司称，他们提供的所有培训岗位占不满，因为适合的求职者太少。而且招聘技术工人非常困难，只有15%的企业能够找到空缺职位的员工，69%的企业很难找到，甚至16%的企业根本找不到。短缺的人员大多通过员工加班或现有员工相应的技能来弥补。

“机器人同事”崭露头角

如今在工厂中使用的机器人被大家亲切地称为“机器人同事”，那么这些“机器人同事”是否能替代上文提到的空缺职位呢？

前不久，MBO公司采用码垛机器人的事情引起了轰动，该公司的开发经理Sebastan K?nig说：“我们不能完全解决技术工人短缺的问题，但是我们可以帮助客户解除这个困难。这主要涉及包括印后装订在内的手工业，因为装订不仅是消耗体力的工作，而且需要技巧、眼力和高品质。”在这种情况下，MBO公司采用码垛机器人显然触及了敏感处。机器人将折叠好的书帖由收纸装置取下放在纸台上，这是一种单调、消耗体力的工作，代替了人工搬运沉重的纸张。

Baumann公司厂在自动化解决方案中也依赖于机器人技术，该公司的自动闯纸机经过长时间使用之后，现在采用BASS（Baumann自动裁切系统）进行自动化裁切。

机器人面临的挑战性

使用机器人代替一些人工作业听起来很简单，但做起来并不容易。例如，在金属加工行业，机器人大多与具有刚性和稳定性的材料有关系，而在印后加工中的处理过程很复杂，如对纸张要求很高，纸张静电、表面敏感等都是装订工必须处理的参数，机器人必须模仿这些参数。

MBO开发经理Sebastan K?nig说：“标准化的生产过程很少，因为纸张介质及其制作的产品非常个性化。这取决于很多细致的感觉，如受过培训的装订工知道，在出现静电问题时必须做什么，并如何把折叠好的成捆纸堆放在稳定的纸台上。我们面临的挑战是，如何把这种细致的感觉和装订工多年的专业经验教会给机器人。”

Baumann公司的经理Markus Frick也看到了处理纸张材料的挑战：“我们有多种材料，每天的情况或天气条件都不同。比如，同一个纸堆由于纸张的上下位置不同，重量也不同，人在这种情况下会基于经验直觉地工作，但对于机器人来说是一个非常复杂的传感系统。”

目前的机器人技术尚未达到较高的水平。2008年试验推出了一款通过机器人自动装载过程的闯纸机，但当时在市场上并没有实现应用。MBO经理Sebastan K?nig认为，最重要的原因是成本太高 （10年前机器人技术还很贵），另一个重要原因是技术尚未成熟。但是近年来发生了很多变化，他说：“目前有很多公司甚至是许多初创公司，专门为各种行业制造机器人和编程，从经济性的角度来看，这使得机器人的应用非常具有吸引力。”

人类与机器人“手牵手”合作

另一方面，无论是Sebastian K?nig还是Markus Frick，都没有注意到人类员工方面的感受。Markus Frick说：“几乎与所有新技术一样，大家都有一种好奇心，同样也有一种怀疑的态度。但如果能够合理地介绍系统提供的优势，就不必害怕與机器人接触。”

相反，Sebastian K?nig则表明了企业对机器人的高度认可。“机器人同事”被客户视为可以替代装订工人体力工作的伙伴，这不仅涉及到不可替代的人体工程学，也涉及到如何按照这种方式为员工提供更有吸引力的工作岗位。

现在机器人和人类可以“手牵手”合作：所谓的协作机器人或码垛机器人不用护圈、隔离或光屏障，就可以成为企业的有力助手。当人靠近机器人时，传感器和探测器可以确保机器人停止运动。通常，Cobot码垛机器人较小，在生产环境中比工业机器人的占地面积少，并且是移动的，因此更灵活，可以快速适应不断变化的要求。此外，没有防护栏还可以节省空间和成本。例如，码垛机器人在几分钟内可以被安放在最需要的收纸装置上。在BASS自动裁切系统的情况也涉及协作机器人，该系统提供的防护栏满足了裁切系统的安全性要求。

但是，灵活的Cobot码垛机器人在效率上受到了限制。传统的工业机器人是一个以极高的性能完成其程序的强大工具，因此必须加以屏蔽，以防止事故的发生。

印后装订的智能化有很大潜力

MBO和Baumann公司的这种第一批机器人系统肯定不是唯一的，因为如前所述，印后装订在智能化方面仍有很大潜力。海德堡印后加工经理Michael Neugart强调：“在重复密集的活动中，在裁切机、折页机上搬运和在糊盒机上装载时，机器人将起到重要作用。在2020年德鲁巴展会上观众将看到来自海德堡的一些机器人产品。”

马天尼的机器人技术在智能化方面也起着重要作用：从狭义上看，虽然瑞士制造商没有使用机器人，但是马天尼的整个印后加工4.0理念（也就是设备的智能联网）都基于机器人技术。例如，全自动的Infini-Trim三面切书机与Vareo胶订机形成一个内联二重奏，严格来说并不是三面切书机，而是裁切机器人。

Horizon公司营销经理Birgit Wienck认为，印后加工企业的机器人技术呈现上升趋势：“机器人技术迟早将在印后加工中占据一席之地。特别是由于技术工人短缺，机器人用于可重复的活动是很理想的。”

对Baumann公司来说，BASS自动裁切系统尚未达到开发的最终阶段：“当然，我们将继续研究哪些过程和任务仍可以自动化。我们已经做完了自动化闯纸任务，现在进行自动化裁切工作，在该领域肯定还有其他的过程可以实现自      动化。”

机器人的销售显著增长

机器人和自动化在全球和德国都有显著增长。2018年，机器人行业的销售额首次达到150亿欧元，增长4%。其中，统计了机器人、集成装配以及工业图像处理的数据。

德国机械及制造商协会主席Wilfried Eberhardt指出，全球对德国的机器人技术和自动化的需求量仍然很高。然而，一般性的政治不确定性和全球经济放缓导致了比原预期的增长适度减缓。他谨慎地预测：“目前我们预计2019年增长率为2%～5%。”

如果只看机器人的销售额，不包括集成装配和工业图像处理，那么2018年德国在国内国外的机器人销售额减少了3%，达到41亿欧元。这主要是由于汽車销售疲软，特别是在中国这个主要市场。一般工业的份额，即汽车工业以外的行业，2018年由47%下降到38%。2018年德国的机器人生产下降9%，降至24500台。2013～2018年，德国生产机器人的数量每年平均增长4%，同期出口每年增加7%。这表明在2013～2018年，国内市场平均变化率增加了9%，德国仍属于全球五大销售市场之一。

机器人在各行各业的应用

从全球范围来看，机器人密度最高的是韩国。据国际机器人联合会称，韩国每1万名员工中有710个机器人;其次是新加坡，每1万名员工中的机器人密度是658个;而德国每1万名员工中有322个机器人;日本有308个，10年前日本还占首位。

汽车和电子工业中可编程的机器人同事占有最高的份额。2017年韩国的汽车工业每1万名员工使用2435个工业机器人，这是2010年的两倍，是迄今为止最高的数字，其原因可能是为混合电动汽车增长的市场需要生产电池。2017年，德国汽车行业每1万名员工中总共拥有1162个机器人。（资料来源：国际机器人联合会）

责任编辑：薛金萍 xjp@cprint.cn