หุ่นยนต์เชื่อม: หนึ่งในประเภทหลักของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม โดยมีแนวโน้มการพัฒนาไปสู่ระบบอัจฉริยะ

หุ่นยนต์เชื่อมโลหะเป็นหนึ่งในประเภทของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่สำคัญที่สุด ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์ที่เป็นตัวแทนมากที่สุดในระบบการผลิตอัจฉริยะ การนำหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมาใช้งานในวงกว้างจึงเป็นแนวทางสำคัญสำหรับการผลิตในอนาคต เพื่อทดแทนแรงงานด้วยเครื่องจักรและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

ในปี 2022 หุ่นยนต์เชื่อมโลหะคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 16% ของการติดตั้งหุ่นยนต์อุตสาหกรรมใหม่ทั่วโลก รองจากหุ่นยนต์ขนย้ายเท่านั้น

หุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิม (สำหรับฝึกอบรม) ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรม 3C และอุตสาหกรรมอื่นๆ แต่ไม่สามารถรับมือกับกระบวนการเชื่อมที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานในโครงสร้างเหล็ก การต่อเรือ และสาขาอื่นๆ ได้

หุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิมมีประสิทธิภาพสูง ความแม่นยำสูง และคุณภาพสม่ำเสมอ จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่มีมาตรฐานสูงกระบวนการเชื่อมปริมาณมากเช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ 3 มิติ ผลิตภัณฑ์โลหะ และเครื่องจักรกลก่อสร้าง โดยเข้ามาแทนที่งานเชื่อมด้วยมือส่วนใหญ่

หุ่นยนต์เชื่อมประกอบด้วยสองส่วนหลักๆ คือ ตัวหุ่นยนต์และอุปกรณ์สนับสนุนการเชื่อม

ตัวหุ่นยนต์ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักๆ ดังนี้แขนหุ่นยนต์ 6 แกนและตัวควบคุมโดยมีส่วนประกอบหลัก เช่น ระบบควบคุม ตัวลดเกียร์ และมอเตอร์เซอร์โว อุปกรณ์เสริมสำหรับการเชื่อม ได้แก่ แหล่งจ่ายไฟสำหรับการเชื่อม หัวเชื่อมแบบพิเศษ เครื่องป้อนลวดอัตโนมัติ เป็นต้น

หุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิมและหุ่นยนต์เชื่อมอัจฉริยะนั้นเหมาะสมกับอุตสาหกรรมที่มีมาตรฐานและไม่มีมาตรฐานตามลำดับ

หุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิมที่มีความสามารถในการเชื่อมกระบวนการเดียวเท่านั้น ตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมมาตรฐานเป็นหลัก เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C

หุ่นยนต์เชื่อมแบบดั้งเดิมไม่สามารถทดแทนเครื่องจักรในอุตสาหกรรมที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานได้ ทำให้การเชื่อมแบบอัจฉริยะเป็นทางออกที่ดีที่สุด

อุตสาหกรรมโครงสร้างเหล็ก การต่อเรือ และอุตสาหกรรมอื่นๆ มีความต้องการการเชื่อมที่ไม่เป็นมาตรฐานสูง มีการผลิตในปริมาณน้อย มีความหลากหลาย และขึ้นอยู่กับโครงการ โดยมีข้อกำหนดกระบวนการที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงได้ การใช้หุ่นยนต์แบบดั้งเดิมจะเพิ่มภาระงานการเขียนโปรแกรมและการสอนด้วยตนเองอย่างมาก ในขณะที่ต้นทุนไม่สามารถลดลงได้ด้วยการผลิตจำนวนมาก จึงทำให้การทดแทนเครื่องจักรในภาคส่วนเหล่านี้มีจำกัดในอดีต

อุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โครงสร้างเหล็กและการต่อเรือ มีความต้องการการเชื่อมจำนวนมาก และมีศักยภาพสูงในการทดแทนเครื่องจักร

อุตสาหกรรมการเชื่อมที่มีความต้องการสูงในประเทศจีน ได้แก่ อุตสาหกรรมยานยนต์และชิ้นส่วนรถยนต์ โครงสร้างเหล็ก และการต่อเรือ

การพัฒนาอย่างแข็งแกร่งของอุตสาหกรรมโครงสร้างเหล็กช่วยสนับสนุนความต้องการการเชื่อมที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ในปี 2022 ผลผลิตรวมของการแปรรูปและการผลิตโครงสร้างเหล็กของจีน mencapai 101.4 ล้านตัน

ตามข้อมูลของแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับที่ 14 และวิสัยทัศน์ปี 2035 สำหรับอุตสาหกรรมโครงสร้างเหล็กเป้าหมายการผลิตคือการเพิ่มขึ้น 140 ล้านตันภายในปี 2025 และ 200 ล้านตันภายในปี 2035 โดยคาดการณ์อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) อยู่ที่ประมาณ 5% ในอีกสิบปีข้างหน้า ความต้องการการเชื่อมคาดว่าจะเติบโตไปพร้อมกับการผลิต

ขณะนี้ขาดแคลนช่างเชื่อมที่มีประสบการณ์อย่างรุนแรง

การเชื่อมโครงสร้างเหล็กเกี่ยวข้องกับสภาพการทำงานที่ยากลำบากและต้องการความเชี่ยวชาญสูง เนื่องจากช่างเชื่อมรุ่นเก่าเกษียณอายุและคนรุ่นใหม่ไม่ค่อยสนใจเข้าสู่อาชีพนี้ ทำให้ปัญหาการขาดแคลนช่างเชื่อมทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ

จากข้อมูลในเว็บไซต์ของรัฐบาลจีน ช่างเชื่อมอยู่ในอันดับที่ 12 จาก 100 อาชีพที่มีความต้องการสูงที่สุดในประเทศจีนในไตรมาสที่ 4 ปี 2022

ตามข้อมูลของแนวทางการพัฒนาบุคลากรด้านการผลิตจากข้อมูลที่เผยแพร่โดยกระทรวงที่เกี่ยวข้อง ช่องว่างด้านบุคลากรที่มีความสามารถในภาคการผลิตที่สำคัญจะเพิ่มขึ้นเป็นเกือบ 30 ล้านคนภายในปี 2025 โดยมีอัตราการขาดแคลนสูงถึง 48% โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการต่อเรือ การผลิตรถยนต์ การเจียรเครื่องจักรกลอุตสาหกรรม และสาขาอื่นๆ

คาดว่าต้นทุนของช่างเชื่อมจะยังคงเพิ่มขึ้นต่อไป

ปัจจุบันค่าจ้างเฉลี่ยต่อปีของช่างเชื่อมสูงกว่า 180,000 หยวนต่อคน โดยช่างเชื่อมอาวุโสที่มีทักษะสูงจะได้รับค่าจ้างสูงกว่า เนื่องจากอุปทานมีจำกัดและความต้องการเพิ่มขึ้น ค่าจ้างจึงมีแนวโน้มสูงขึ้น

เทคโนโลยีการเชื่อมอัจฉริยะประสบความสำเร็จในการแก้ไขปัญหาคอขวดทางเทคนิคหลักๆ หลังจากสั่งสมมาหลายปี

ก่อนหน้านี้ หุ่นยนต์เชื่อมโลหะในครัวเรือนมีข้อจำกัดด้านความฉลาด ทำให้สามารถเชื่อมชิ้นงานได้ตามมาตรฐานเท่านั้น

จีนเริ่มส่งเสริมกลยุทธ์การผลิตอัจฉริยะในปี 2015

ภายในปี 2021 บริษัทชั้นนำต่างๆ ได้พัฒนาขีดความสามารถด้านหุ่นยนต์เชื่อมโลหะอัจฉริยะแล้ว

ในปี 2023 บริษัทโครงสร้างเหล็กรายใหญ่ได้เริ่มนำร่องการใช้งาน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอุปสรรคทางเทคนิคกำลังได้รับการแก้ไขแล้ว

ในรายงานประจำปี 2023 บริษัท Honglu Steel Structure ได้ระบุว่าการเชื่อมแบบอัจฉริยะเป็นหนึ่งในสิ่งสำคัญอันดับต้นๆ ในด้านการผลิตอัจฉริยะ

บริษัทได้ลงทุนอย่างต่อเนื่องในอุปกรณ์อัจฉริยะเพื่อเพิ่มขีดความสามารถ ปรับปรุงคุณภาพ และลดต้นทุน

บริษัท Honglu ก่อตั้งสถาบันวิจัยการเชื่อมแห่งแรกของจีนในปี 2010 และได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องและสร้างกำลังการผลิตอย่างต่อเนื่อง

บริษัทได้เปิดประมูลจัดซื้อหุ่นยนต์เชื่อมโลหะอัจฉริยะจำนวนมากในเดือนสิงหาคม 2566 และเมษายน 2567 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีดังกล่าวได้ตอบสนองความต้องการด้านการปฏิบัติงานแล้ว

การเชื่อมโลหะถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมหนัก แต่ชิ้นงานสั่งทำพิเศษและชิ้นงานปริมาณน้อยยังคงต้องพึ่งพาแรงงานคนอยู่

อัตราการใช้ระบบอัตโนมัติในงานเชื่อมโลหะอุตสาหกรรมหนักอยู่ที่ประมาณ 50%–60% ซึ่งยังมีโอกาสอีกมากสำหรับการทดแทนด้วยเครื่องจักร