隨著勞動力價格的上漲,中國制造業的“人口紅利”正在不斷消失。LED照明企業面臨著用工成本高漲和利潤下滑的尷尬,于是,在LED照明企業中逐漸興起了“機器換人”,即:利用機器手、自動化控制設備或自動化流水線對LED企業進行智能技術改造,實現減員、增效、提質、保安全的目的。
2015年,我國LED外延芯片環節產值約151億元,較2014年增長約10%,LED封裝環節總體發展平穩,產值達到615億元,隨著部分企業大幅擴產,產能較2014年增加30%以上,加上前期產能的釋放;LED照明,顯示領域的產業規模達到3479億元。
燈具組裝的自動化現狀
傳統的LED燈具組裝流程,需要進行手動裝塑料燈頭、裝電源板、裝電源板、掛邊線……等總共有近20道的工序,全部由人工手動完成,耗時較多,嚴重制約了LED燈具產能的提升。燈具自動化生產線融合光電業內領先電子測量、精密機械制造、光學分析及測量、機械智能控制、機器視覺等核心技術,實現燈具零配件自動上料、燈頭自動組裝、電源線自動焊接、外殼自動涂膠與安裝,目前LED燈具目前仍然處于半自動生產模式。
傳統的LED球泡燈裝配是由人工組裝,存在著效率低、成本高、次品多等問題。過去手工操作,一個工人在8小時工作時間里,能組裝300只LED燈; 據了解,富士康的LED生產線生產規模大,而且使用了大量的機器人代替工人完成大量的工序。
隨著LED燈具的自動化市場逐步打開,原本許多做SMT設備的企業也紛紛加入了自動化大軍。自動化相關負責人表示,針對近年來勞動力成本的上升以及市場對產品品質穩定性的要求,推出了幾種具有競爭力的產品:第一、LED多功能視覺貼片機,其特點是以視覺影像識別對位,主軸使用磁懸浮直線電機全軸驅動,專業為1200mm長的LED日光燈管生產而設計,可一次性完成1200mmPCB的裝貼;特別為LED設計的柔性吸咀,高速吸拾,不會損壞燈珠;專業LED貼裝打料主軸,自動調整打料壓力,全面保護LED球面。第二、LED全自動錫膏印刷機,主要特點為:雙重定位模式,懸浮刮刀,具有慢速離板功能避免PCB橋接或短路;活動式自動感應裝置,可提高生產效率。第三、工業機器人,從單軸至十五軸,根據工廠實現全自動生產的不同需求,如操作、組裝、檢測、測量、搬運、裝載等等。
光源封裝的自動化趨勢
LED封裝業以往是“半手動”,工人通過顯微鏡作業:焊線、點膠、封膠……幾乎都是手工。工作效率低,產品合格率也不高,返工率高得讓老板“肉痛”。受此影響,LED產品的成本也一直居高不下。這種情況一直延續好幾年,
LED顯示屏行業目前更青睞于半自動化
引入全自動生產線能顯著減少人工成本,而成為企業規模化生產的一大利器。但實際上,因設備成本投入大、LED工藝變化太快,導致設備企業積極布局,但下游LED顯示屏廠家顧慮重重的尷尬局面。另外,引入全自動生產線前期需要巨大的成本投入。投入與產出的回報率,成為當下LED企業引入全自動化生產線前考慮最多的問題。因此縱觀LED顯示屏產業鏈,不難發現上中游芯片與封裝的自動化程度相對較高,而下游LED顯示屏組裝的自動化則比較薄弱。
現有LED背光的組裝大部分都是人工手工操作的,效率低,精度低,而且容易出現膠框難卡、膜拱、漏光等問題。而在天樂微電公司,有幾條從德國進口的背光模組機器人生產線,效率是人工的3倍以上,裝配質量穩定可靠。近年來,天樂集團通過技術創新和升級,引進先進生產設備,將液晶電視機從LCD轉向更節能環保的LED。今年微電公司計劃投資1500萬元,再新增幾條機器人生產線和其他生產設備。
機器人換人智能制造在LED行業的痛點
1、LED燈具品種規格多,制約了其自動化生產。
LED燈具種類多,新材料應用、技術突破、式樣結構翻新令人目不暇接,這給LED燈具自動化生產帶來了難題。對于任何種類LED燈具都適用的自動化生產設備有沒有可能,如果有可能,不同種類的LED燈具對應的自動化生產設備、通用的LED燈具自動化生產設備,兩者相比,哪個做法生產出來的產品更符合標準、品質更好。另外,為某一款LED燈具研發制造的智能化自動化生產線還沒有最終調試成功,這款燈具可能已更新換代,新材料、新結構使原有的組裝工序不再適用,最終造成原有的資金和人力投入的浪費。
2、智能化生產線造價不菲,令LED燈具制造廠家難以定奪。
LED燈具智能化自動化生產引入了各種傳感技術、圖像處理技術、自動裝配技術、在線檢測技術,設備自然造價不菲,國產自動化生產線數百萬元、進口自動化生產線數千萬元的造價令燈具生產制造商望而卻步。這就要求設備研發者和制造廠商把握一個“度”,是不是需要把各種先進技術都應用到自動化設備上來,一項技術的應用究竟可以減少多少操作人員,提高多少效率,提高多少產品質量,設計者都需要仔細權衡。燈具制造廠商需要的是實用可靠、性價比高的生產線或設備,而不是中看不中用的美麗風景線。
對于企業大規模的自動化生產,如何消耗這些龐大的產能。無論是為其它企業進行OEM生產,還是自行建立渠道,這些不過是自動化生產企業消耗產能的一種方式。只有這些產能能夠順利找到銷路,在機器全開的局面下,自動化、規模化生產才會帶來成本的下降和企業的盈利。
機器人在LED行業的應用情況
LED產品的多變性需要切換生產設備或者混線生產,使得普通的既定自動化生產線難以應對。而工業機器人則不同,其可以根據產品的變化調整控制程序,同時,工業機器人離線編程的實現使得程序更換不會影響既有生產的進行。
由于產品小型化等特點,需要更加精密的自動化設備參與生產,LED上游芯片和中游封裝已基本實現自動化。目前人力最為密集的是LED下游應用企業的組裝及搬運環節。
事實上,當前越來越多的企業,尤其是大規模應用企業開始意識到自動化生產的必要性,包括杭州中為、臺灣中茂、騰盛工業等企業都推出了自己的燈具自動化生產線,爭奪巨大的LED燈具產線自動化改造升級市場,其中部分產線集成了工業機器人。
從應用企業來看,包括木林森、陽光照明、廈門立達信、元暉光電、浙江生輝、四川新力光源等LED照明大廠均已有自動化生產線投入使用。其中,元暉光電、新力光源、立達信等的自動化產線都集成了工業機器人。
此外,移動機器人(AGV)在生產車間及倉庫間的搬運已經在許多行業付諸實現,在節省人力的同時保障了搬運產品的安全,目前,包括雷曼光電、聯創光電等企業已有AGV的應用實例。
未來,用機器人進行背光模組自動化生產組裝的將會越來越多。總之,LED及大范圍的半導體產業將成為未來機器人繼續深度挖掘的細分市場。