Neuer Zugang zum Billionenmarkt der Roboter: Das lebenswichtige Projekt öffnet den Weg für einen intelligenten Ausbruch.

Das Upgrade des chinesischen intelligenten Herstellens ist an der Kernoperation des lebenswichtigen Projekts hängen geblieben.

Daten von Drittforschungsinstituten zeigen, dass die Automatisierungsquote in den lokalen Schweißszenarien nur etwa 30 % beträgt. Schweißen ist jedoch die Kernoperation, die sich durch zahlreiche Infrastrukturprojekte wie Schiffbau, Energie- und Elektrizitätsversorgung, Schienenverkehr und Stahlbaugebäude zieht und die Formung und Sicherheit der Strukturen bestimmt.

Dies ist ein gegenintuitiver Anblick in der Intelligenz-Welle: Die Schlüsselprojekte, die den nationalen Energie-Transport und das öffentliche Verkehrssystem stützen, weisen eine lange Zeit eine niedrige Automatisierungsstufe auf, und die Kernoperationen werden immer noch hauptsächlich manuell durchgeführt.

Die Wurzel dieses Problems liegt in der komplexen und sich ständig ändernden Arbeitsumgebung. Die Infrastrukturentwicklung ist oft mit extremen Betriebsbedingungen wie hoher Temperatur und hohem Druck verbunden. Nicht-standardisierte Bauteile und komplexe Strukturen sind weit verbreitet, was an das Wahrnehmungssystem, die Bewegungskontrolle und die Hardwaretechnologie der Roboter weit höhere Anforderungen stellt als in normalen industriellen Szenarien.

In den letzten zehn Jahren hat die Intelligenz der chinesischen Fertigungsindustrie zweifellos viele Durchbrüche auf der Produktionsseite erzielt. Dies wird sowohl durch die Anwendung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen als auch von Industrierobotern in den Fabrikproduktionslinien deutlich. Aber in den lebenswichtigen Projekten, in denen große Bauteile und extreme Betriebsbedingungen zusammenkommen, ist die Grenze der Automatisierung bis heute noch nicht wirklich überschritten worden.

Daher ist die Intelligenz der lebenswichtigen Projekte nicht nur die "letzte Meile", die die industrielle Automatisierung dringend zurücklegen muss, sondern auch der ultimative "Prüfstein", um zu überprüfen, ob das chinesische intelligente Fertigungssystem komplexe Szenarien bewältigen und ein höheres Automatisierungsniveau erreichen kann.

Die "letzte Meile" im Wettlauf um die Intelligenz

Die "letzte Meile" beschreibt gleichzeitig die Wichtigkeit und die Herausforderung bei der Verwirklichung der Intelligenz der Kernoperationen der lebenswichtigen Projekte.

Als Kernoperation der lebenswichtigen Projekte gibt es bei der Schweißarbeit seit langem die Probleme einer gefährlichen Arbeitsumgebung, eines Fachkräftemangels und eines starken Anstiegs der Kosten. Der chinesische Schweißguru, Akademiker Pan Jiluan, hat einmal eine schwere industrielle Baustelle beschrieben, an der er selbst teilgenommen hat: Beim Schweißen eines großen Stahlblechbehälters muss die über hundert Millimeter dicke Behälterwand auf etwa 200 °C vorgewärmt werden, um die Prozessqualitätsanforderungen zu erfüllen. Die Arbeiter müssen daher dicke Asbestanzüge tragen und über Hebeeinrichtungen in den heißen und abgeschlossenen Behälter gelangen, um die Arbeit durchzuführen. In einer solchen Umgebung mit hoher Temperatur, eingeschränkter Belüftung und leicht ansammelnden Schadgasen muss auch bei einer Arbeitszeit von nur etwa zehn Minuten ein medizinisches Team vor Ort bereitstehen.

Dem rauen Arbeitsumfeld folgt ein Mangel an Arbeitskräften. Dritte Daten zeigen, dass es im Jahr 2025 einen Mangel von mehr als fünf Millionen Schweißern im ganzen Land geben wird. Laut einer Umfrage von Statistikinstituten ist der Anteil der jungen Menschen, die sich für eine Schweißarbeit interessieren, weniger als 7 %. Dies verstärkt die Tendenz des Fachkräftemangels, und es wird vorhergesagt, dass der Mangel an Schweißern bis 2035 auf zehn Millionen ansteigen wird. Die langfristige Ungleichgewichtigkeit zwischen Angebot und Nachfrage auf dem Markt hat wiederum einen starken Anstieg der Arbeitskosten zur Folge. Tatsächlich wurde bereits in der "Made in China 2025" festgehalten, dass die stetig steigenden Kosten von Produktionsfaktoren wie Arbeitskräften einer der wichtigen Faktoren sind, die die Entwicklung der chinesischen Fertigungsindustrie einschränken.

Dieser Kreislauf von hohem Risiko, hohen Kosten und geringer Effizienz spiegelt die strukturellen Schwächen der chinesischen Fertigung in den grundlegendsten Bereichen wider - auf der einen Seite besteht ein starrer Bedarf aufgrund der Baugesicherheit, auf der anderen Seite gibt es reale Beschränkungen aufgrund des Fachkräftemangels und des Anstiegs der Kosten. In einer solchen Situation ist die "Ersetzung von Menschen durch Maschinen" nicht mehr eine Überflüssigkeit, sondern eine dringende und unvermeidliche Wahl, die die Wichtigkeit der Verwirklichung der Intelligenz der Kernoperationen der Infrastrukturprojekte unterstreicht.

Die Herausforderung besteht darin, dass die komplexe Arbeitsumgebung und die nicht-standardisierten Formen der Bauteile die Implementierung von Robotern in den Kernoperationen stark einschränken.

Zunächst sind die Bauteile, die in Infrastrukturprojekten verwendet werden, oft riesig und komplex. Beispielsweise können die Öltanks in der Petrochemieindustrie einen Durchmesser von bis zu hundert Metern haben und eine Wandstärke, die über den Normalmaßstab hinausgeht. Die Stahlkonstruktionen von Brücken sind mit verschiedenen Kurvenflächen und sich kreuzenden Bauteilen übersät. Je größer die Bauteile und je komplexer ihre geometrische Form, desto höher sind die Anforderungen an die Bewegungsreichweite und Flexibilität der Roboter.

Zusätzlich ist es für das Automatisierungssystem schwierig, auf der Grundlage von festen Bahnen oder Vorlagen zu arbeiten, wenn es um die nicht-standardisierten Bauteile geht, die in der großen Infrastrukturentwicklung häufig vorkommen. Dies erhöht erheblich die Schwierigkeit der Masseneinführung von Robotern.

Darüber hinaus sind die meisten großen Infrastrukturprojekte in komplexen und extremen Betriebsbedingungen wie hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit durchgeführt. In der Kernkraftindustrie kann es sogar Störungen durch Strahlung und giftige Gase geben, was dazu führt, dass die Kernkomponenten der Roboter wie optische Sensoren nicht richtig funktionieren können und die Leistung der Geräte insgesamt sinkt.

Was noch wichtiger ist, dass diese Herausforderungen fast durch die gesamte Herstellungsgrundlage der lebenswichtigen Projekte verlaufen. Wenn also ein intelligenter Durchbruch in den Schlüsseloperationen wie Schweißen erzielt wird, geht es nicht nur um die Verbesserung der Sicherheit und Effizienz eines einzelnen Schritts, sondern um die Verwirklichung eines geschlossenen Kreises der industriellen Automatisierungsfähigkeit. Schließlich wird der Wert dieser Fähigkeit entlang der gesamten Fertigungslinie ausbreiten und erweitern. Man kann sagen, dass wenn diese "letzte Meile" nicht bewältigt werden kann, wird es immer einen Engpass bei der gesamten Modernisierung der chinesischen Fertigung geben.

Die schwierige Erkundung der "Niemandszone"

Tatsächlich ist die Verbesserung der Intelligenz unter extremen Betriebsbedingungen ein gemeinsames Problem, das die globale Fertigungsindustrie zu bewältigen hat. In dieser "Niemandszone", in der die Automatisierungsfähigkeit noch nicht erreicht hat, suchen verschiedene Länder und Unternehmen nach ihren eigenen Lösungen.

In Japan und Südkorea, wo die Automatisierungsstufe in der Schwerindustrie relativ höher ist, wurden in der Schiffbau- und Stahlbauindustrie schon früh Portal-Schweißlinien eingeführt, um die Automatisierungsschweißung von großen Platten durchzuführen. Darüber hinaus werden auch sechsachsige Schweißroboterarme weit verbreitet in der Schweißung von Bauteilen eingesetzt, um die Schweißarbeiten in engen Räumen zu bewältigen. Aber das reibungslose Funktionieren dieser Lösungen basiert auf einer hohen Modularität der Produktion und einer hohen Einheitlichkeit der Bauteilnormen. Daher sind sie bei der Wiederverwendbarkeit und der Erweiterung der Anwendungsgebiete stark eingeschränkt.

Die amerikanischen und europäischen Robotermarken konzentrieren sich eher auf die Entwicklung von Kletter- oder Haftrobotern, die in gefährlichen Umgebungen arbeiten können. Ein typisches Beispiel ist der magnetische Haftroboter Gecko Robotics aus den USA, der in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit in der Branche und außerhalb erhalten hat. Die Lösungen dieser Unternehmen konzentrieren sich jedoch hauptsächlich auf die Inspektion und weniger auf die Konstruktion. Ihre Fähigkeit zur eigenständigen Konstruktion in Schlüsseloperationen wie Schweißen und Schneiden ist begrenzt.

Es ist erwähnenswert, dass Gecko auch versucht, die Fähigkeiten seiner Roboterprodukte zu erweitern, wie z. B. die Durchführung von eigenständigen Reparaturen und der additiven und subtraktiven Fertigung. Aber die Roboterprodukte dieser Hersteller sind noch weit davon entfernt, die gesamten Bauaufgaben zu übernehmen.

In China haben einige große Staatsunternehmen und führende Hersteller angesichts des Fachkräftemangels und der Sicherheitsanforderungen die Pilotprojekte zur "Ersetzung von Menschen durch Maschinen" in der Brücken-, Rohrleitungs- und Stahlbaukonstruktion beschleunigt. Beispielsweise haben die China Communications Construction Company Second Harbor Engineering Co., Ltd. und die China Railway Construction Bridge Engineering Group Co., Ltd. die intelligente Schweißung als Durchbruchspunkt genommen, um die Automatisierung und Intelligenz des gesamten Bau- und Fertigungsprozesses zu verbessern.

Aber insgesamt gesehen befinden sich die Einstellung, Wartung und die Anpassung an die Umgebung der Roboter noch in der frühen Erkundungsphase. Es bedarf mehr Betriebserfahrungen, um die Stabilität zu verbessern. Gleichzeitig beschränkt der hohe Anschaffungskosten der Robotergeräte die Masseneinführung des Automatisierungssystems in den Infrastrukturentwicklungsprozess.

Feng Xiaobing, Gründer von Boqing Technology, fasste für die Reporter zusammen, dass die Tatsache, dass verschiedene Lösungen jeweils an ihren eigenen Engpässen stoßen, beweist, dass der intelligente Sprung in den Kernoperationen nicht nur den Durchbruch einer einzelnen Technologie erfordert, sondern auch das Aufbauen einer systemischen Fähigkeit.

"Zunächst die Wahrnehmung: Um es den Robotern zu ermöglichen, die Schweißnahtposition in einer Umgebung mit hoher Temperatur, starker Beleuchtung und komplexen Strukturen genau zu erkennen, muss das Wahrnehmungssystem neu aufgebaut werden. Zweitens die Entscheidung: Angesichts der nicht-standardisierten Strukturen müssen die Pfadplanungs- und Bewegungskontrollalgorithmen der Roboter eine stärkere Koordinations- und Selbstadaptionsfähigkeit haben. Drittens die Kontrolle: Die Grundstruktur muss ein Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Flexibilität finden, damit die Roboter in komplexen Räumen eine stabile eigenständige Arbeit durchführen können. Schließlich die Implementierung: Die schnelle Verwendung der Roboter ohne Vorprogrammierung und über verschiedene Szenarien hinweg in verschiedenen Betriebsbedingungen ist der entscheidende Schritt für die Massenanwendung."

Boqing Technology ist auch ein Roboterkonzern, der sich auf die Intelligenz der Grundoperationen konzentriert. Seine Wurzeln gehen auf den Prototyp eines spurfreien, allseitig beweglichen Schweißroboters zurück, den das Team des chinesischen Akademikers Pan Jiluan 1997 entwickelte. 2017 übernahm Feng Xiaobing, der letzte Schüler des Akademikers Pan Jiluan, die Technologie von seinem Lehrer und gründete Boqing Technology als kommerzielles Unternehmen. Dadurch begann die Verwirklichung der Industrialisierung der Forschungsergebnisse, ausgehend von diesem Prototyp.

Als einer der vielen, die versuchen, diese intelligente "Niemandszone" zu erobern, hat Boqing Technology in den letzten acht Jahren eine einzigartige systemische Lösung entwickelt. Zunächst ist es die Fähigkeit, komplexe Szenarien zu bewältigen. Boqing Technology hat sich entschieden, ein "Intelligentes Schweißzentrum" aufzubauen, um Vorabsimulationen durchzuführen, um die Anpassungsfähigkeit der Roboter in der tatsächlichen Betriebsumgebung zu verbessern.

Danach ist es die Neukonstruktion des visuellen Wahrnehmungssystems. Boqing Technology hat eigenständig Laser- und Schmelzbadvisuellen Sensoren entwickelt, die für Schweißarbeiten unter extremen Betriebsbedingungen geeignet sind. Dadurch können die Roboter in einer Arbeitsumgebung mit starker Beleuchtung und starken elektromagnetischen Störungen die dreidimensionale Konturposition der Schweißnaht und den dynamischen Zustand des Schmelzbades stabil erkennen, was im Grunde die Störungen der externen Umgebung für die eigenständige Arbeit der Roboter beseitigt.

Im Bereich der Kontrolle hat Boqing Technology ein autonomes Bewegungskonzept mit nicht-festen Koordinatenstrukturen beibehalten. Dadurch können die Roboter unabhängig von Schienen oder festen Arbeitsstationen direkt auf der Oberfläche der Bauteile haften und frei kriechen. Sie können während der Bewegung selbstständig die Schweißnähte suchen und verfolgen, um sich an die komplexen Raumstrukturen anzupassen, die in der großen Infrastrukturentwicklung häufig vorkommen.

Von der Neukonstruktion des Wahrnehmungssystems, der Kontrolle bis hin zur Technologie ist die Grundlage der intelligenten Lösung für die Kernoperationen tatsächlich bereits aufgebaut.

Der Wendepunkt des Billionen-Märktes rückt näher

Derzeit hat die Lösung von Boqing Technology in mehreren tatsächlichen Szenarien funktioniert. Sie bietet sogar für den japanischen und südkoreanischen Markt, der eine höhere Automatisierungsrate hat, eine Lösung, die besser auf die aktuellen Probleme zugeschnitten ist.

Schon im Jahr 2023 hat Boqing Technology ein Exportvertrag für Schweißroboter mit der japanischen Großhandels- und Ingenieurgesellschaft Okaya Steel Works geschlossen und seinen Kernprodukt, den spurfreien, allseitig beweglichen Schweißroboter, nach Japan exportiert. Diese hochflexible Lösung zielt auf die beiden dringendsten Probleme des japanischen und südkoreanischen Marktes ab: Die engen Räume und die Schweißarbeiten vor Ort, die von traditionellen festen Geräten nicht abgedeckt werden können, müssen von neuen mobilen Schweißrobotern aufgefüllt werden. Die anhaltende Arbeitskräftemangel muss durch eine Roboterlösung mit multi-szenarischer Anwendbarkeit überwunden werden.

Aus den Ergebnissen der Überprüfung geht hervor, dass die Schweißnähte der Roboter von Boqing Technology 100 % die Röntgenuntersuchung bestanden haben und immer noch voll und ganz den höchsten Prüfstandards entsprechen. Dies bedeutet, dass die höhere Anpassungsfähigkeit an die Umgebung und die Struktur, die durch technologische Durchbrüche und Ingenieurskunst erzielt wurden, es der intelligenten Lösung für die Kernoperationen in China ermöglicht hat, in Märkte mit höherer Automatisierungsrate im Ausland zurückzufließen.

Im Jahr 2024 hat Boqing Technology bereits Profit erzielt. Das heißt, die Automatisierungslösung von Boqing Technology hat sich auch auf