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自动化走进机床内部:日本机床企业加速标准化单元竞争

来源:中日制造互联  作者:机床界   2026-06-04 阅读:865




人手不足正在改变日本机床行业的竞争规则。

过去,加工现场的自动化多依赖外置机器人和个别SI方案;如今,日本机床制造商开始将机器人、上下料装置、工件存储装置和操作软件预先组合,作为“可持续运转的加工单元”推向市场。

在机器人与自动化专业展会“ROBOT TECHNOLOGY JAPAN 2026(RTJ2026)”于2026年6月11日至13日在日本爱知县常滑市Aichi Sky Expo举行之前,Robot Digest报道称,在金属加工领域,工业机器人和协作机器人的应用正在扩大,机床制造商也在加强自动化系统方案。据报道,该展会规模为272家企业和团体参展、1378个展位。

这并不只是展会前的新产品宣传。对于日本机床产业而言,自动化已经不再只是周边设备,而是正在成为决定机床本体竞争力的核心要素。

过去,加工现场的自动化主要是“外置型”。也就是说,在机床旁边配置机器人或上下料装置,再由系统集成商根据各个现场进行单独设计。但现在,日本西铁城精机(Citizen Machinery)、日本Okuma(大隈)、DMG森精机、JTEKT(捷太格特)等企业,正在加强将上下料装置、协作机器人、工件存储装置和操作软件组合在一起的成套化方案。

本文将这一趋势定义为“标准化单元竞争”。

自动化正在从“添加在机床外部的设备”,转向“被纳入机床功能的一部分”。


从销售“加工设备”到销售“可持续运转的加工单元”

过去,加工现场的自动化往往需要按项目单独设计。

原因在于,每个工厂加工的工件形状、批量大小、搬运方式、是否需要检测、厂内空间、与既有设备的连接条件都不一样。因此,导入机器人通常需要经过设计、示教、周边设备选型、安全对策、现场调试等多个环节。

这种方式自由度很高,但问题也很明显。导入周期长,成本难以预估。如果现场缺少熟悉机器人的人才,导入后的运用和维护也会成为负担。

因此,机床制造商正在推进的方向,就是“标准化单元”。

所谓标准化单元,是指将机床本体、上下料装置、协作机器人、工件存储装置、周边设备、操作软件预先组合起来的自动化套装。用户不必从零开始设计自动化产线,而是导入由机床制造商准备好的、相对成熟的省人化单元。

这意味着,机床制造商的销售逻辑正在发生变化。

过去,企业销售的是“用于加工的设备”。
今后,企业销售的将是“能够减少人手、持续运转的加工单元”。

各家企业切入点不同,但方向一致

这轮变化的关键在于,各家企业虽然都在推进自动化,但切入点并不完全相同。

像日本西铁城精机这样在自动车床和小型精密零部件加工领域具备优势的企业,长时间运转和多件连续加工能力尤为重要。工件供给、排出、切屑处理、刀具管理的稳定性,会直接影响设备运行率。在这一领域,上下料装置和周边设备组合方案越成熟,用户购买的就越不只是“机床”,而是“能够长时间稳定运转的加工能力”。

日本Okuma(大隈)则更强调机床与机器人的一体化。代表性案例是“ARMROID”。该公司将ARMROID定位为机器人与机床完全融合的新一代机器人系统,并介绍了在复合加工机中内置机器人的案例。

DMG森精机的优势,则在于将自动化与数字化结合起来的工程整合型方案。该公司已推出托盘搬运、工件搬运、刀具搬运等多种自动化系统,并将其定位为提升生产效率、改善作业环境、稳定加工质量的重要方案。

JTEKT(捷太格特)拥有汽车零部件、轴承和机床业务,与量产加工和汽车零部件生产工序联系紧密。因此,该公司与其说是单独销售机床,不如说更适合围绕加工、搬运、质量稳定进行一体化思考,向生产线型自动化方案延伸。

各家企业的起点并不相同。
但它们指向的方向是一致的。

日本机床行业的竞争,正在从单台设备的规格比拼,转向由机床、机器人、周边设备和软件共同构成的“运行单元”竞争。

企业
自动化切入点
日本西铁城精机
自动车床、小型精密零部件、长时间连续加工
日本Okuma(大隈)
机床与机器人一体化、机内机器人
DMG森精机
托盘、工件搬运、数字化工程整合
JTEKT(捷太格特)
量产加工、汽车零部件工序、生产线型自动化

日本Okuma(大隈)展示“机内机器人”的象征意义

最能直观体现这一变化的,是日本Okuma(大隈)的ARMROID。

ARMROID的特点在于,机器人并不是被放在机床外部,而是被安装在加工室内部。日本Okuma(大隈)表示,该系统面向机床操作员开发,通过“ROID Navi”减少复杂的机器人编程需求,并可通过机床CNC,以接近操作机床的方式控制机器人和机床。

这里最重要的一点是,机器人不再被视为“需要专家操作的外部设备”,而是被纳入“机床的一部分”。

扩大自动化应用的最大障碍,并不只是机器人本身的价格。更关键的问题是,谁来设置,谁来维护,发生故障时谁来恢复运行。如果机床制造商能够让机器人操作接近CNC操作,用户侧的心理和技术门槛将明显降低。

ARMROID不仅用于工件上下料,还可对应加工中的振动抑制、切屑清除、机内清扫。正因为机器人被内置在机床内部,它才能参与加工室内的辅助作业。

这意味着,自动化正在从“搬运工序”进入“加工室内部的辅助工序”。

传统机器人应用主要集中在外部作业,例如将毛坯放入机床、取出加工完成的工件、搬运至下一道工序。但机内机器人开始介入加工稳定性和加工后的清洁维护。

切屑缠绕、加工振动、机内清扫看似是细节问题,但在夜间无人运转和长时间连续生产中,这些因素往往会成为设备停机的原因。

因此,自动化已经不只是替代人工的技术,而是让加工过程不中断、稳定持续运转的技术。

DMG森精机展示“工程整合型”自动化

与日本Okuma(大隈)不同,DMG森精机的方向更接近工程整体的自动化与数字化,而不是单纯将机器人内置于机床。

该公司的自动化系统包括托盘库、工件搬运、托盘搬运等类别。托盘库系统可将不同形状的工件和夹具安装在托盘上,因此适合多品种少量生产,并可支持夜间和节假日无人运行。

在工件搬运方面,DMG森精机提供上下料系统和机器人系统两类方案。上下料系统通过搬运机器人手臂保持工件,并将其安装到机床上,可从原材料供给到成品排出实现一体化。由于适合同一工件的高速搬运,因此适合自动化量产加工。

机器人系统则通过多关节机器人保持工件并装入机床,便于与测量系统等周边设备连接,也更容易实现灵活布局。

这显示出与日本Okuma(大隈)不同的自动化方向。

如果说日本Okuma(大隈)象征的是“将机器人放入机床内部”,那么DMG森精机代表的则是“将机床、托盘、上下料装置、机器人和软件连接起来,让整个工程持续运转”。

两者都指向同一个趋势:机床的价值正在从“加工规格”扩展到“稼动设计”,也就是围绕设备持续运行能力进行系统设计。

现实解不是完全无人化,而是部分无人化

对于日本中小和中坚制造企业来说,自动化的难点并不是单纯实现完全无人化,而是在自动化与多品种变批量生产之间取得平衡。

如果只生产量产品专用线,自动化设计相对容易。但日本加工现场往往同时存在小批量产品、试制品、维修零部件、短交期订单。如果所有工序都完全以机器人运行为前提进行设计,反而可能加重换线和调机负担。

从这一点看,日本Okuma(大隈)提出的“白天由人操作,夜间由机器人运转”的思路具有现实意义。该公司表示,通过设置移动式工件存储装置,可将单体机切换为机器人自动化单元。白天由操作员手动上下料,处理小批量加工;夜间则由机器人进行自动运转。

这不是完全无人化,而是部分无人化。

白天由人负责调机、小批量加工和复杂判断。夜间由机器人负责重复加工。休息时间和节假日也尽量不让设备停止。对于没有机器人专业部门的加工企业来说,这种模式更容易导入。

标准化单元竞争的本质就在这里。企业并不是从零开始建设一条大规模自动化产线,而是在既有加工现场中插入一个“可以自动化的加工单元”。而这个单元,正在由机床制造商自己作为标准化商品提供。

为什么现在是标准化单元

标准化单元加速,并不是偶然现象。

• 人手不足正在改变加工现场的基本条件

• 多品种变批量生产正在成为常态

• 机器人与自动化系统的导入门槛必须降低

第一,人手不足正在改变加工现场的基本条件。熟练工老龄化、年轻人才不足,使夜间和节假日运转、工件上下料、机内清扫、切屑处理等作业越来越难以长期依赖人工。

第二,多品种变批量生产正在成为常态。汽车、半导体制造装置、航空、医疗设备、机器人零部件等领域,对多品种、小中批量、短交期的要求不断提高。传统专用线难以应对,通用性较高的机床必须与自动化功能结合。

第三,导入门槛必须降低。很多企业希望使用机器人,但并没有机器人工程师。实际生产现场中,工件识别、抓取、搬运需要周边设备,动作设定也离不开软件。

也就是说,现场真正需要的并不是单体性能很高的机器人,而是机床、机器人、夹爪、存储装置、安全设备、操作软件组合在一起、能够让现场人员更容易上手的自动化单元。

个别SI不会消失,但角色会改变

标准化单元推进后,系统集成商的工作似乎会减少。但更准确地说,是角色会发生变化。

标准化单元更适合处理工件上下料、简单搬运、存储装置联动、夜间无人运转等可模式化的工序。另一方面,跨多工序搬运、检测、清洗、组装、与既有设备连接、多品牌设备整合,仍然需要系统集成商的设计能力。

未来可能形成这样的分工:机床制造商提供标准化单元,系统集成商负责连接整个工厂,并针对用户特有工序进行优化。

换言之,标准化单元并不是让系统集成商变得不必要,而是可能把SIer的工作从“单台设备的机器人导入”,推向“整个工厂的自动化设计”。

对中国制造业的启示

这一趋势对中国制造业也具有重要意义。

在中国市场,机器人导入和自动化产线建设已经相当普遍。但日本机床制造商推进的标准化单元,并不是单纯比拼机器人导入数量,而是提出了另一个竞争视角。

那就是,在减少人手的同时,如何稳定加工质量。

中国制造现场重视成本竞争力和速度。但在半导体制造装置零部件、EV零部件、机器人零部件、医疗设备、航空相关零部件等领域,质量稳定、可追溯性、短交期、多品种对应能力的要求正在提高。在这些领域,单纯并列导入低价设备,已经很难维持长期竞争力。

日本机床制造商瞄准的是一个更综合的市场:将机床精度、加工经验、机器人控制、切屑处理、调机便利性、夜间运转、维护性一体化设计。

对于中国企业来说,今后的课题也将不再只是“是否导入机器人”,而是“哪些工序应该标准化单元化,哪些部分仍需要个别优化”。

机床价值正从“加工精度”走向“运行设计”

长期以来,机床竞争力主要围绕精度、刚性、热变形控制、加工速度、操作性展开。这些因素今后仍然重要。

但下一个竞争轴并不止于此。

• 能否在减少人工依赖的情况下稳定运转

• 能否在较短时间内完成自动化导入

• 能否让现场操作人员更容易上手

• 能否在夜间和节假日继续让设备运转

这种以设备稳定运行率为核心的“运行设计”,正在成为机床制造商的新竞争领域。

RTJ2026之前已经可以看到,竞争并不只是机器人制造商之间展开。机床制造商正在将上下料装置、协作机器人、机内机器人、工件存储装置、操作软件纳入自身产品价值之中,并试图将其重新定义为“标准化自动化单元”。

自动化正在从机床外部,走向机床内部。

这一变化不仅关乎金属加工现场的省人化,也可能改变机床本身的销售方式、选择标准和收益模式。

未来,机床制造商面临的真正考验,不只是能否制造高精度设备。更重要的是,能否为用户现场提供一个不会轻易停机、操作不复杂、能够长时间持续运转的加工单元。

机床竞争的主战场,正在从规格表,转向用户真实的运行现场。

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