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国产机器人行业进入“下半场”，企业如何跳出边际递减效应？MTBF测评或成破局点
时间：2022-02-28 17:34:00
来源：机器人大讲堂
任何产品的研发接近阈值后，投入边际递减效应会愈发明显。
不是所有行业都会面临这个问题，最初只有在航空、船舶等世界先进领域，中国才会发现类似情况。
投入更多，研发产出却进步缓慢，这是企业发展到一定阶段很难避开的难题。
当前，机器人行业的部分产品已经达到了世界先进水平，企业研发效率开始降低。但面临竞争，企业不得不想办法破除这层阈值障碍。
除了提升企业技术水平和管理水平，优化不同舒适度客户反馈外，通过一些产品测评手段，去尝试发现和规避产品在实际产线中可能存在的问题，已经成为一种企业寻求进步的方法。
可靠性指标可以说就是针对研发阈值而设计的研发突破体系。
与其说机器人行业需要可靠性测评体系，不如说机器人行业也已经开始学会借鉴这一优秀体系，借此继续打磨产品并尝试站稳脚步。
▍机器人MTBF的诞生历程
对于机器人质量的重视最早起源于2016年的十三五规划中。
通过一系列数据分析，工信部预测未来国产机器人将凭借市场等多方面优势，进一步追赶国际品牌。因此在工业机器人行业规范条件中，开始对于质量、寿命等性能指标提出细化数据要求，同时公布了3批符合行为规范条件的企业名单，希望培育一批龙头企业加入国际化竞争。
（《工业机器人行业规范条件》公告）
在这个公开发布的规范条件中，首次写入了国产机器人达五万小时的MTBF指标，同时公布的还有满足规范条件的各类相关规则。
五万小时，为2000多天，约6年时间。而在2016年，中国机器人行业刚刚开始兴起，国内对该指标的评判尚处于空白，不仅缺乏计算方式依据，也缺乏论证论述条件，如何测评是一个大问题。基于此，作为国内测评行业标杆，在2018年，上海机器人产业技术研究院（以下简称“机器人研究院”）针对MTBF体系，开始尝试寻找出一套合适的测评方法。
经过对行业龙头企业的走访调研和技术指标探索，同时对比借鉴国内外各行业的测试模型，机器人研究院总结发现，目前，国外MTBF测评技术同样采取类似方法，机器人领域“四大家”的产品MTBF数据也多是预计值，非实际测试评价。而沿用军工领域MTBF鉴定方法和工程抽样统计理论模型，通过一些试验设备对测试环境的控制，MTBF测评时长其实可以不以年为单位进行，将时间压缩在两三个月，实现对这类产品的测试。
在2019年进行大量实验室测试研究后，机器人研究院基本走通并确立了研究测评理论，随后，机器人研究院又邀请了四类机器人行业的部分龙头企业进行实际测试，并统计归纳后将MTBF测评标准与企业标准完成了一定融合与改良。
在2020年，机器人研究院将该测评方法统一立项并获得团体标准审批，在2021年，机器人行业首个MTBF测评标准方法正式发布，搭建起了全国首个MTBF测评体系。该体系涵盖了传统工业机器人、协作机器人、SCARA机器人，AGV机器人等四大类，测评依据包含实际机器人使用场景、工业环境、运行轨迹、重复定位精度等多方面。
埃夫特、广州数控、汇川、节卡、越疆、艾利特等企业成为该体系下的第一批测评者，参与测评的产品陆续成功取得2万小时、3万小时、5万小时时长不等的可靠性证书。
（MTBF测评可靠性证书）
▍2万小时的开始
机器人大讲堂走访了解到，MTBF测评结果与寿命并不是同一概念。MTBF测评更多是故障率，例如人类的平均寿命为80岁，机器人的实际工业设计寿命则约为5-10年，但人类会因为作息不规律，出现生病等问题，机器人与人类一样，在大量“抽烟喝酒”后，同样偶然会出现性能的小故障，小故障大多不影响正常使用寿命，修好后可以继续工作。针对这种可维修的故障，工业界则多采用MTBF质量测评的无故障时间，来表征间歇性故障发生次数和概率。
但笔者认为，该测评证明对于企业来说，依然有着较大帮助。由于目前机器人研究院颁发的MTBF测评可靠性证书，建立在一定企标和团标基础上，不仅随着机器人研究院团标朝着国标延伸，具备更大范围推广和确定的可能性，同时，MTBF测评还可以用于帮助企业判断产品是否符合标准要求，并帮助企业不断完善产品细节。
以节卡为例，目前节卡机器人已经获得了五万小时的可靠性证书，但在机器人研究院的证书墙上，也还保留着节卡曾经两万小时的可靠性证书。产品的可靠性提升不是一蹴而就的，更是一个整体完善和进步的过程。通过对机器人研发质量的重视，节卡多次投入多台机器人的高强度检测，短短2年时间就从2万小时的测评时长达到了5万小时的标准。这也是国产协作机器人行业飞速奔跑的一个缩影。
（节卡协作机器人）
影响可靠性水平的原因多种多样，机器人研究院企业赋能中心主任张坤介绍道：“可靠性认证时长提升的难点不只包括产品设计问题，还包括如何提升企业生产制造工艺的管理水平，解决减速器、线缆等零部件的质量以及老化问题。”这种多变量使得大多数企业在2万-3万小时测评过程中，就会发现很多研发没有考虑到的问题，加以改良后才得以不断升级产品。
通过测评定位问题、解决整改，产品运行时长的可行性得以大大提升，产品故障变少了，可靠性更高了，产品的故障总数与寿命单位总数之比得出的“故障率”也因此减少，MTBF测评的时长才能够突破和提升。
据张坤介绍，现在中国机器人企业的产品已经陆陆续续可以达到五万小时。“我相信今年应该有企业能达到八万小时。”张坤提到了这个可喜的改变。
（MTBF测评现场）
▍提升仍在继续
近年来，类似中国标准出海前往世界的案例并不在少数。中国占据了全球家电、电子产品约70%的生产量，海尔、美的等中国企业也在海外市场拓展的过程中，将更优秀的中国标准不断输出到全世界。
MTBF测评时长的提升，除了帮助企业对产品质量完成检测，对于企业品牌也带来了更多市场上的帮助。随着中国机器人企业走出国门，在海外建立分公司和团队，由于国产机器人起步较晚，品牌缺乏足够认可和认知度，同时缺乏类似项目经验，机器人企业在与国外企业竞争时往往处于下风。国产企业与国际品牌头部企业可以通过类似第三方机构承认的MTBF时长证明，作为产品和项目能力佐证，助力企业更好获得订单。
当然，不仅如此，随着更多跨国企业进入中国市场，并在中国建设工厂和研发中心，这些企业也在尝试接受并根据中国用户的使用习惯和特殊工业环境，进行适应性产品改良，提高产品使用容错率，以求获得更大量的订单。
张坤透露，目前也有机器人行业国际知名的领先企业尝试参与到中国的该机器人MTBF测评中，可能会进一步加剧市场的竞争。
不可否认，在面临投入边际递减效应后，企业往往容易陷入市场和销售价格内卷，而行业认可的测评结果会帮助企业获得更多研发迭代的内生驱动。
MTBF测评作为一种佐证研发结果的理论方法，是企业更好形成研发闭环的重要方法，能够助力企业不断实现和优化调整研发目标，持续提高企业对提升产品素质的追求。这也将反向提升负载、精度、寿命等多个产品要素，帮助企业以更强大的产品质量获得更高的品牌定位。
▍结语与未来
据机器人大讲堂了解，随着十四五机器人发展规划的出炉，对核心零部件领域的发展水平也提出了更多提升要求。在2020年下半年，机器人研究院就已经在针对减速机、伺服电机、控制器、线缆等零部件的可靠性水平指标进行机械、气候等局部微环境测试总结，尝试通过更多行业试验大数据，支撑并形成一定准确的评判依据。
该评判认证体系也正在与头部企业进行深入合作，并尝试制定形成研究标准，将在未来形成可靠性测评依据，帮助零部件行业实现质量的进一步提升，从而同时推动机器人本体质量的综合飞跃。
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