专家帮你计算机器人的投资回报率

机器人自动化能带给你优势，但你怎么知道？ 听说机器人投资正蓬勃发展，并预计未来还会激增。成本不断降低，机器人越来越智能，功能越来越先进。制造业正在回迁内地，叫嚣着要进行自动化改革。但你怎么知道你该加入？ 你的投资回报率（ROI）是否足够？你需要冷酷而可靠的数字。 嗯，你能用75美分每小时的报酬聘请到一个高技能员工，可以一天24小时、一周7天，一年52周持续工作，并且不中断吗？想都不用想。

机器人投资需从长远考虑

可能没那么简单，但也没有火箭技术那么复杂，只是需要一点点努力。机器人是柔性、动态的机器。ROI可能难以确定，但并非不可能。要从长远考虑。

机器人系统使用周期内的正向现金流

位于佐治亚州亚特兰大的工厂自动化系统公司（Factory Automation Systems, Inc.）机器人技术总监Ron Potter说，“人们经常说，我需要两年内收回投资，或我做不了这个项目。大多数制造企业都在用传统方法计算ROI，只是基于直接的人工节省和短期利益。但机器人的切实获利并不能在短期内体现。” Potter是一个45岁的自动化行业老将，过去曾获得过著名的恩格尔贝格机器人奖（Engelberger Robotics Award）。他在1978年与人合伙创办了第一个机器人系统集成公司，并已完整地参与了2500多个机器人应用项目。他强调了ROI评估作为长期战略规划功能的重要性。 “战略决策应当平衡短期生存目标和长期发展目标，以达成公司的竞争优势，不能降低到没有长期战略远见的会计功能。” 机器人自动化的ROI是关于长期的正向现金流。如同任何重大投资，你要看机器人系统的使用寿命和自动化项目精确运行的持续时间。Potter把它计算在内。 他用一个中型机器人，100公斤有效载荷的典型工业机器人作为例子，他们经常部署在上下料应用中。考虑到类似大小的机器人平均功耗约为7.35千瓦，平均每千瓦时电能的成本约为10美分（基于2013年工业用电费率，来源：美国能源部），他计算出一个中型机器人每小时的使用成本是75美分。 然后，Potter用这个成本跟工人成本进行对比，现在你就能清楚地看到机器人的商业化案例。 “你需要一个熟练工人对机器人进行编程和设定。因此，让我们把机器人平均使用成本设定为75美分一小时。如果你的项目周期达到8年、10年或15年，大部分成本计算的结果是，你不需要一个高薪的体力劳动者，很多时候，这是15道20美元每小时与75美分每小时的对决。”

25万美元投资和150万美元的正向现金流

当你看到如图所示，在机器人系统的使用寿命周期内，人工节省对正向现金流的影响时，你会觉得大开眼界。Potter提供了一个25万美元设备的例子。 “在一个集成的交钥匙系统里，机器人通常只占总成本的1/3，包括所有的设计、加工、安全围栏、传送机、集成服务、编程和安装费用。所有都包括进去了。但计入了系统的初始成本。” “一旦初始成本算出，可能需要两年左右收回成本，这就是你开始从机器人上获得廉价劳动力的优势。在第三年到第十年，正向现金流几乎是成指数级增长。当你在第7或第8个年头时，25万美金的机器人投资结果变成了约150万美元的正向现金流，并且仍在继续增长。” 这个累积现金流的例子，是基于一个系统使用两台机器人两班倒，一周5天，一年50周。自动化系统替代了每班两个员工，每个员工的年人工成本约为4.5万美元，可以实现上述的人工节省和生产率提升。

分析机器人自动化项目经济影响的ROI计算

Potter说，这种ROI分析只需要10分钟就能完成，并且只需要8个简单的量化指标。该电子表格工具可以计算出每年的现金流，并支持生成图形以展示在项目的生命周期里，机器人系统对现金流的影响。 “人们只想到机器人的成本要6到7万美元，但没有考虑到其带来的好处。你得到的是一个能全天候工作的熟练工人，保证重复工作的一致性，这是生产率的关键要素。” “很多公司在计算ROI时，都是采用传统的方法，不考虑长期的因素。只有先进的管理者和企业主才会考虑长期利益。”

该如何计算总体拥有成本（CTO）？ ROI的计算也把总体拥有成本（TCO）考虑在内。Potter介绍了随着时间推移，机器人系统维护是如何影响TCO的。 “在机器人生命周期的最初几年，几乎不需要什么维护，之需要添加一些润滑油到系统中。随着时间推移，可能需要更换机械臂中已经磨损的内部电缆。可能在项目的10到12年，整个机器人都需要翻修，这也是机器人成本的一部分。” 典型的维修方案如下： 最初3-4年，每年500美元的预防性维护（主要是润滑油和电池）。 接下来4年，每年5000美元的维护，主要是更换磨损件（例如，内部电缆线束） 再接下来3-4年，每年500美元的维护（主要是润滑油和电池） 8-10年后（使用30000小时），可能需要用机器人成本的50%进行翻修，主要取决于占空比和环境。

分析机器人自动化系统生命周期中的TCO和长期效益现金分析图表

参照两台机器人的典型上下料系统的现金流分析图表，你可以发现，前四年是标准维护成本，第五年由于要更换磨损件，维护成本增加到10000美元，在第十年，需要用6万美元对机器人进行翻新。 使用成本也是TCO的一部分，包括前面所说的电能损耗，几乎可以忽略的用于操作机械臂末端工具或夹持器的压缩空气成本。在我们的例子中，两个机器人每天两班倒，一周五天，一年50周，每小时75美分的使用成本，一年的总是用成本约为6000美元。 尽管例子中使用的是中型机器人，但这些计算同样适用于其他有效载荷的机器人。Potter说，10公斤小型机器人的使用成本约为15美分每小时，500公斤或更大的大型机器人的使用成本约为1.5美元每小时。 当购买新设备时，还要考虑日常和应急的备品备件，工厂的水电通讯设施连接，工具和定制夹具，培训和管理开销，场地准备和旧设备处置，以及信息系统开销和维护。 Potter说，“另外还有，你要为机器人培训相关的操作及维护员工。因此，在实施和维护机器人系统时，需要更高级的技能。通常，不是一个人对应一台机器人，而是一个人维护整条生产线上的机器人，因此可以分摊这些成本。”