计算机器人自动化的投资回报率:成本与现金流

你的客户希望它更快、更好、更便宜。你的竞争对手正在逼近。持续盈利的风险越来越大。

机器人自动化可以给你带来这种优势。但是你怎么知道呢?

你听到机器人领域的投资正在蓬勃发展，预计还会进一步飙升．成本正在下降，机器人也变得越来越聪明，具有先进的功能。制造商们正在返回陆地，并呼吁实现自动化。但是你怎么知道你应该加入呢?

你投资的回报是多少?你需要的是冰冷的数据。

好吧，如果你能以每小时75美分的价格雇佣一名高技术工人，他可以一天工作24小时，一周工作7天，一年工作52周，不需要休息，那会怎么样?一个显而易见的吗?

想长期
这可能没有那么简单，但也不是火箭科学。这只需要一点努力。机器人是灵活的、动态的机器。ROI可能很难确定，但也不是不可能。听我一个在机器人领域工作过几次的人的忠告吧。想得长远一些。

机器人系统使用寿命期间的正现金流(由工厂自动化系统公司提供)

“人们经常说，我需要两年或更短的回报，否则我们不能做这个项目，”罗恩波特，机器人技术总监说工厂自动化系统公司在亚特兰大,格鲁吉亚。“大多数制造企业都有计算ROI的传统方法，它们基于直接的劳动力节省和短期效益。但机器人技术的真正好处并不是短期的。”

波特在自动化行业工作了45年，曾经获得过这项殊荣Engelberger机器人奖．1978年，他与人共同创立了第一家机器人系统集成公司，并集成参与了2500多个机器人应用。他强调ROI评估作为长期战略规划的一个功能的重要性。

“理由应该是明智的管理层做出的战略决策，该决策平衡了短期生存目标和长期增长目标，以使公司处于竞争优势。它不应该在没有长期战略远见的情况下被降级为会计职能。”

机器人自动化的投资回报率是长期的正现金流。与任何重大投资一样，您需要查看机器人系统的使用寿命和您的自动化项目的持续时间，以获得准确的图像。波特对此进行了分析。

他使用了一个中型机器人，大约100公斤的有效载荷，作为一个典型的工业机器人的例子，你可以部署在材料处理应用。考虑到这个尺寸机器人的平均耗电量为7.35千瓦，平均能源成本为每千瓦时10美分(基于2013年工业使用费率，来源:美国能源部)，他计算出操作一个中型机器人的平均成本为每小时75美分。

然后，波特将这一成本与人力成本进行了比较。现在，您显然开始看到机器人的商业案例。

“一旦机器人被编程并投入工作，它就会成为一名熟练工人。让我们以每小时75美分的平均大小的机器人为例。如果你在项目的整个生命周期(可能是8年、10年或15年)进行规划，那么节省的成本很大程度上是因为不需要高薪的体力劳动者。很多时候是每小时15到20美元，而不是75美分。”

正现金流
真正令人大开眼界的是，当你看到在机器人系统的使用寿命期间，节省的劳动力对正现金流的影响，如柱状图所示。波特举了一个典型的25万美元安装的例子。

“在一个集成的交钥匙系统中，机器人的总安装成本可能占到总安装成本的三分之一，其中包括所有的设计、工装、安全防护、输送、集成服务、编程和安装。那都是包括在内。但这是系统的初始成本。”

“一旦初步成本确定，可能需要两年左右的时间才能收回成本，这时你就可以开始从机器人身上获得低成本劳动力的好处。在第3年到第10年期间，正现金流几乎是指数级的。到第7年或第8年的时候，25万美元的机器人投资就会变成150万美元的正现金流，而且还会继续增加。”

这个累积现金流的例子是基于一个系统，该系统使用两个机器人，每周工作5天，每年工作50周(参见ROI计算器)。节省劳动力和提高生产率的结果是，该自动化系统每班取代两名体力劳动者，每个操作员每年的劳动力成本为4.5万美元。同时还需要额外的劳动力来实现与机器人系统相同的产量。

利用ROI计算器分析所提出的机器人自动化项目的经济影响
(由Factory Automation Systems, Inc.提供)

Potter说这个ROI分析只需要10分钟就可以完成，并且只需要8个容易量化的输入。然后，电子表格工具会计算年度现金流，并生成支持图表，显示机器人系统在项目生命周期内对现金流的影响。

“人们认为一个机器人的成本在6万到7万美元之间，但他们没有想到它的好处。你得到的是一个可以夜以继日地工作的熟练工人，每次都以相同的方式做重复的工作，这是生产效率的关键因素。”

“许多公司有根深蒂固的ROI计算程序，没有考虑到长期的考虑。只有进步的管理者和公司所有者才会着眼于长期利益。”

总拥有成本
ROI计算器也考虑到了总拥有成本。波特解释了机器人系统的长期维护如何影响TCO。

“在机器人生命的最初几年，几乎不需要任何维护，只是给系统添加一些润滑油和油脂。随着时间的推移，机器人手臂上的一些内部电缆可能磨损了，需要更换。这是一个增量成本。也许在10到12年的项目中，整个机器人将不得不进行翻新，以节省机器人成本的一部分。”

典型维护场景:

• 前3-4年，每年500美元预防性维护(主要是润滑和电池)
• 4年后，5000美元的PM，主要用于更换磨损物品(即内部线束)
• 未来3-4年，PM每年500美元(主要是润滑和电池)
• 8-10年后(使用3万小时)，根据负载周期和环境的不同，可能需要翻新机器人，费用为其资产价值的50%

参考一个典型的有两个机器人的物料搬运系统的现金流分析图，你可以看到到第4年的名义维护成本，然后是第5年更换磨损部件的1万美元增量成本，以及第10年翻新机器人的6万美元支出。

现金流分析图显示了机器人自动化系统的总拥有成本和寿命的长期收益
(由Factory Automation Systems, Inc.提供)[按图示查看大图]

这也是TCO的一部分，包括之前提到的电力消耗，以及在典型的材料搬运应用中，压缩空气操作机器人臂端模具或夹具的成本几乎可以忽略不计。以我们的例子来说，第一年6000美元的运营成本占了两个机器人每天工作两班倒，一周工作5天，一年工作50周，每小时75美分。

虽然这个例子使用的是一个中型机器人，但这些计算可以用于其他机器人的有效载荷。波特说，操作一个10公斤重的小型机器人的成本约为每小时15美分。一个非常大的机器人，500公斤或以上，大约是每小时1.5美元。

在考虑新设备时，你还需要考虑日常和紧急备件、工厂公用事业连接、工具和定制夹具、培训和管理开销、旧设备的现场准备和处理、信息系统开销和维护。

波特说:“另一方面，你需要训练有素的人员来操作机器人，这可能不需要人工操作。”“因此，实施和维护机器人系统需要更高水平的技能。通常不是一个人配一个机器人。通常是一个人在一条线上照顾一组机器人，所以你可以分摊照顾细胞的成本。”

间接的节省
一旦你算上了机器人自动化系统的所有成本，现金流分析图上剩下的几列还包括节省的劳动力、提高的生产率、节省的报废和返工以及节省的材料。

波特建议，除了直接节省劳动力之外，还要考虑体力劳动者的维护成本，包括由于日常休息、休假、损失的工伤、培训和再培训造成的生产损失，以及保险和工人补偿的成本。

这文章提供了一个有趣的角度，对制造商的保险责任和机会，当涉及到自动化。

波特建议:“当人们准备一份为机器人辩护的报告时，他们通常只考虑直接劳动力，而没有考虑所有的间接成本和间接节省，比如生产率的提高和质量的改善。”“最好对它们的价值进行有根据的猜测，而不是把它们排除在理由分析之外。”

波特说，机器照料是工厂自动化系统最大的应用领域。的RIA认证机器人集成商也擅长物料搬运，码垛，物料去除，和控制一体化。

“在机器护理中，通常会有相当重的部件。很多时候，一个人必须抬起这些部件，并从机器上装卸它们。它通常需要升降机。很麻烦。”

通过将工作人员从危险或重复的工作中转移到增值的工作中来提高工人的安全和人体工程学，这是机器人自动化的间接好处之一。

额外的间接利益包括:

• 通过对不同项目的机器人重新编程，或在短期生产中使用多个机器人程序，提高了制造的灵活性
• 通过合并操作减少在制品库存
• 灵活的机器人安装配置节省地板空间
• 由于自动化的可预测性，更有效的生产计划和调度

波特解释说:“我们已经运行了几年的一个应用程序是为农业设备制造商提供零部件。”“让机器人做之前三个人做的工作，使生产率提高了150%。现在，他们只需3小时就能完成工作，而过去手工操作需要8小时。”

“他们正在用机器人装卸机床。机床背靠背安装，机器人安装在上方的中间。我们已经在电池中引入了去毛刺，自动测量，自动刀具补偿和自动销冲压。所有这些在制品库存中发生的操作现在都在一个单元内完成。实际上，它在第三班时是无人驾驶的。”

这视频显示机器在工作中照料细胞。

“他们的生产力有了巨大的提高，当然这影响了他们的投资回报，”波特补充说。

协作机器人与ROI
我们当然不能在没有解决问题的情况下谈论ROI协作机器人的出现．这些通常具有限电和限力功能的机器人的成本通常只是传统机器人的一小部分，而且回报期可以在几个月而不是几年。

但它们也缺乏传统同类产品的一些功能，特别是当涉及到更重的有效载荷和更快的周期时间时。

“这仍然是一个学习曲线，”波特说。“许多人不明白，协作机器人并不能直接替代传统机器人。”

然而，协作机器人无疑在制造业和商业领域占有一席之地，特别是在向中小型企业(sme)引入敏捷自动化方面，或者在更大的工厂和配送中心与人类同事一起自由工作。

重新考虑机器人“百特在短短10个月内就为这款塑料注射模具积累了ROI。看看这个视频．

通用的机器人是否为客户创造了更多的工作机会并缩短了ROI周期文章和视频．这还不是他们所有的锦囊妙计。

丹麦cobot制造商将再次震动传统的机器人建立一个新的附加，UR3桌面机器人首次亮相自动化2015．官方揭幕和新闻发布会将于3月23日上午10点在环球机器人展台960举行。

“有了UR3，桌面自动化变得简单、安全、灵活，”丹麦欧登塞通用机器人公司的首席技术官兼联合创始人埃斯本·厄斯特加德说。“通过UR3机器人作为三手助手，一个工人就可以完成传统上需要两人完成的任务。由于其紧凑的形式和简单的编程，它很容易在任务之间切换，以满足敏捷制造的需求，使总拥有成本低，投资回收期快。”

检查新UR3的作用．

最新消息:总部位于波士顿的Rethink Robotics公司刚刚宣布发布Baxter的兄弟产品。索耶拥有一只长臂和一个更苗条的轮廓，据报道，它比它的双臂哥哥更快，更精确。协同机器人是为电子制造和组装中常见的重复性、精确性任务而设计的。看看这篇文章的早期规格和一个视频索耶号展示它的7个自由度。据Rethink报道，Sawyer将从2015年夏天开始限量供应。目前还没有正式向公众公布消息。

这是刚刚收到的，Precise Automation将向自动化展的观众介绍一整套协作机器人，包括SCARA, 6轴和笛卡尔模型设计用于桌面应用程序。KUKA Robotics公司的LBR iiwa协同机器人将在北美首次亮相在2015年自动化大会上，还将展示工业和医疗应用的互动演示。

在这个必须参加的活动中保持最新的产品亮相参展商的新闻．

可靠的ROI解决方案
波特和工厂自动化系统团队也将与集成解决方案中心的其他几十家自动化、视觉和机器人系统集成商一起参加自动化2015。在展会现场观看现场机器人演示、交互式展示和实际应用解决方案，验证ROI。

特别感谢罗恩·波特工厂自动化系统感谢他对这篇文章的慷慨贡献。找出机器人能给你的操作带来多少价值机器人ROI计算器．