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《中國制造2025》解讀之:推動機器人發(fā)展

2016-05-16 11:56閱讀數(shù):1697

   《中國制造2025》站在歷史的新高度,從戰(zhàn)略全局出發(fā),明確提出了我國實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年的行動計劃,將“高檔數(shù)控機床和機器人”作為大力推動的重點領(lǐng)域之一,提出機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要“圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業(yè)機器人應(yīng)用以及醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、教育娛樂等服務(wù)機器人應(yīng)用的需求,積極研發(fā)新產(chǎn)品,促進機器人標準化、模塊化發(fā)展,擴大市場應(yīng)用。突破機器人本體,減速器、伺服電機、控制器、傳感器與驅(qū)動器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計制造技術(shù)等技術(shù)瓶頸。”并在重點領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖中明確了我國未來十年機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點主要為兩個方向:一是開發(fā)工業(yè)機器人本體和關(guān)鍵零部件系列化產(chǎn)品,推動工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用,滿足我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫切需求;二是突破智能機器人關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)一批智能機器人,積極應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)。

  一、以需求為導(dǎo)向,增強創(chuàng)新能力,擴大市場應(yīng)用

  根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同,國際機器人聯(lián)合會(IFR)將機器人分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)機器人。工業(yè)機器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機器人的總稱,是現(xiàn)代制造業(yè)中重要的工廠自動化設(shè)備;服務(wù)機器人是服務(wù)于人類的非生產(chǎn)性機器人,服務(wù)機器人技術(shù)主要應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,能夠根據(jù)自身的傳感器與通過通信,獲得外部環(huán)境的信息,從而進行決策,完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。

  1、中國已成為全球第一大工業(yè)機器人市場,潛力仍待挖掘

  工業(yè)機器人主要是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人,用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的搬運、焊接、裝配、加工、涂裝、清潔生產(chǎn)等方面。2014年全球工業(yè)機器人銷量創(chuàng)下歷史新高,達到22.5萬臺,同比增長27%。市場增長的動力主要來自于亞洲地區(qū),特別是中、韓兩國。

  近年來,中國機器人市場需求快速增長,并已成為全球機器人重要市場。2014年,中國工業(yè)機器人銷量達到5.6萬臺,同比增長52%,再次成為全球最大工業(yè)機器人市場。用戶已從外商獨資企業(yè)、中外合資企業(yè)為主,向內(nèi)資企業(yè)、乃至中小企業(yè)發(fā)展。國內(nèi)沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)不少企業(yè)產(chǎn)品用來出口,對產(chǎn)品質(zhì)量要求高,越來越多的企業(yè)采用機器人代替產(chǎn)業(yè)工人。在珠三角地區(qū),使用工業(yè)機器人的年均增長速度已達到30%,尤其在裝配、點膠、搬運、焊接等領(lǐng)域,已經(jīng)掀起了一股機器人使用熱潮。

  雖然自2013年中國已經(jīng)是全球工業(yè)機器人最大市場,但制造業(yè)工業(yè)機器人密度仍然很低,2013年中國工業(yè)機器人密度僅為30臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人,不足全球平均水平的一半,與工業(yè)自動化程度較高的韓國(437臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人)、日本(323臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人)和德國(282臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人)相比差距更大。國內(nèi)工業(yè)機器人市場仍有巨大潛力。

  我國作為制造業(yè)大國,在工業(yè)機器人應(yīng)用方面一直處于落后地位。除汽車行業(yè)外,量大面廣的一般制造業(yè)對機器人的應(yīng)用基本上處于自發(fā)、分散或零散的狀態(tài)。隨著我國工廠自動化的發(fā)展,工業(yè)機器人在其它工業(yè)行業(yè)中也將得到快速推廣,如電子、金屬制品、橡膠塑料、食品、建材、民爆、航空、醫(yī)藥設(shè)備等行業(yè)。

  工業(yè)機器人的應(yīng)用程度是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。我國工業(yè)機器人的發(fā)展,應(yīng)圍繞加快我國智能制造的發(fā)展需求,協(xié)同機器人供需雙方,一方面提高我國機器人制造企業(yè)的創(chuàng)新能力,促進機器人標準化、模塊化、系統(tǒng)化發(fā)展,降低使用成本,提升集成應(yīng)用水平,從而擴大市場應(yīng)用范圍;另一方面積極開展自主品牌機器人的應(yīng)用試點,抓好一批效果突出、帶動性強、關(guān)聯(lián)度高的典型應(yīng)用示范工程,以點帶面推動運用工業(yè)機器人來改造提升傳統(tǒng)制造業(yè)。

  2、我國服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)以需求為導(dǎo)向,有重點地進行發(fā)展

  服務(wù)機器人包括專用服務(wù)機器人和家用服務(wù)機器人,服務(wù)機器人的應(yīng)用范圍很廣,主要從事維護保養(yǎng)、修理、運輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護以及醫(yī)療、養(yǎng)老、康復(fù)、助殘等工作。服務(wù)機器人是一種新型智能化裝備、一項戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)品,在未來具有比工業(yè)機器人更大的市場空間。

  全球服務(wù)機器人在近五年間呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)的統(tǒng)計,2013年全球?qū)I(yè)服務(wù)機器人和個人/家用服務(wù)機器人的銷量分別達到2.1萬臺和400萬臺,市值分別為35.7億美元和17億美元,分別同比增長4%和28%。未來幾年,全球服務(wù)機器人的市場將繼續(xù)快速增長。隨著相互學(xué)習(xí)與共享知識云機器人技術(shù)獲得重大突破,小型家庭用輔助機器人大幅度降低生產(chǎn)成本,將在2020年之前形成至少累計443億美元的新興市場;另一方面雖然殘障輔助機器起步緩慢,但可預(yù)測未來20年會有高速增長。

  目前國際上服務(wù)機器人的技術(shù)研發(fā)主要由美、日、中、德、韓五國主導(dǎo)。我國服務(wù)機器人的發(fā)展滯后于工業(yè)機器人,與日本、美國等國家相比,我國在服務(wù)機器人領(lǐng)域的研發(fā)起步較晚,與發(fā)達國家絕對差距還比較大。但相對于工業(yè)機器人而言,國內(nèi)外差距較小。服務(wù)機器人一般都要結(jié)合特定需求市場進行開發(fā),本土企業(yè)更容易結(jié)合特定的環(huán)境和文化進行開發(fā)占據(jù)良好的市場定位,從而保持一定的競爭優(yōu)勢;另一方面,外國的服務(wù)機器人也屬于新興產(chǎn)業(yè),大部分服務(wù)機器人公司成立的時間還比較短,因而我國的服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)面臨著較大的機遇和發(fā)展空間。

  從發(fā)展趨勢來看,我國專業(yè)服務(wù)機器人有望先于個人/家用機器人實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,特別是醫(yī)療機器人、危險特殊環(huán)境巡檢探查機器人等。隨著我國進入老齡化社會,醫(yī)療、護理和康復(fù)的需求增加,同時由于人們對生活品質(zhì)追求的提高,將使個人/家用機器人在未來具有更為廣闊的市場空間。

  二、突破技術(shù)瓶頸,提升產(chǎn)業(yè)化能力

  機器人集現(xiàn)代制造技術(shù)、新型材料技術(shù)和信息控制技術(shù)為一體,是智能制造的代表性產(chǎn)品,其研發(fā)、制造、應(yīng)用成為衡量一個國家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平的重要標志,引起了世界制造強國的高度重視。

  我國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可追溯到上世紀八十年代,當時科技部將工業(yè)機器人列入了科技攻關(guān)計劃,原機械工業(yè)部牽頭組織了點焊、弧焊、噴漆、搬運等型號的工業(yè)機器人攻關(guān),其他部委也積極立項支持,形成了中國工業(yè)機器人第一次高潮。其后,主要是由于市場需求的原因,機器人自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)歷了長期的停滯。2010年以后,我國機器人裝機容量逐年遞增,開始面向機器人全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

  機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展包括研發(fā)試驗、機器人本體和零部件產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)集成技術(shù)、服務(wù)等,每一個環(huán)節(jié)都很重要。我國機器人產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是一個任重道遠的過程,整體來看,目前中國大部分機器人企業(yè)集中在集成領(lǐng)域,加工組裝企業(yè)占多數(shù)。在核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng)性研究、高可靠性基礎(chǔ)功能部件、系統(tǒng)工藝應(yīng)用解決方案以及主機批量生產(chǎn)等方面,距發(fā)達國家還有相當?shù)牟罹?。關(guān)鍵部件方面,精密減速器、伺服電機及驅(qū)動器等關(guān)鍵部件大量依賴進口。雖然多年來國家對這方面也做了較大的投入支持,由于原來市場規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化程度不高,不足以帶動核心部件的發(fā)展,致使效果不理想。

  由此可見,我國機器人技術(shù)實力不足制約了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,而規(guī)模較小也反過來制約了技術(shù)的發(fā)展,這些都影響了機器人產(chǎn)業(yè)化進程。若想提高國產(chǎn)機器人的市場競爭力,一方面要擴大國產(chǎn)機器人產(chǎn)量,提高國內(nèi)機器人企業(yè)的產(chǎn)能;另一方面,要推動國產(chǎn)機器人關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化,提高關(guān)鍵零部件生產(chǎn)能力,滿足國產(chǎn)機器人產(chǎn)能擴張的需要。

  近兩年,國家對智能制造和機器人高度重視。工信部、發(fā)改委、科技部等多部門都在力推機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從頂層設(shè)計、財稅金融、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等多個方面著手推進自主品牌機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,扶持政策愈來愈全面、細化。我國機器人產(chǎn)業(yè)路線圖以及機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃相關(guān)工作也在穩(wěn)步推進。這對我國機器人企業(yè)突破技術(shù)瓶頸、提高產(chǎn)業(yè)化能力將起到極大的促進作用。

  目前對于我國機器人產(chǎn)業(yè)而言,已經(jīng)不是重視或不重視的問題,而是以什么樣的眼光來看待這個產(chǎn)業(yè),以什么樣的思維來培育和有序發(fā)展這個產(chǎn)業(yè)的問題。對于機器人產(chǎn)業(yè)的市場需求、技術(shù)創(chuàng)新模式、資金支持方式等多方面問題,各地政府對該產(chǎn)業(yè)的扶持政策都有望走向細化。

  三、加快下一代機器人研發(fā)生產(chǎn),搶占機器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個制高點

  隨著機器人技術(shù)的發(fā)展,根據(jù)功能不同,機器人又被分為一般機器人和智能機器人。其中,一般機器人是指只具有一般編程能力和操作功能的機器人,目前我國生產(chǎn)的機器人大多數(shù)屬于這一類;智能機器人并沒有統(tǒng)一的定義,大多數(shù)專家認為智能機器人至少要具備以下幾大功能特征:一是具備對不確定作業(yè)條件的適應(yīng)能力;二是具備復(fù)雜對象的靈活操作能力;三是具備與人緊密協(xié)調(diào)合作的能力;四是具備與人自然交互的能力;五是具備人機合作安全特征。無論是現(xiàn)代的工業(yè)機器人還是服務(wù)機器人,最終都將發(fā)展為具有學(xué)習(xí)能力的智慧型機器人。我們一般將智能機器人又稱為下一代機器人。隨著3D視覺感知/認知、力覺傳感器等技術(shù)的不斷進步和與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的深度融合,下一代機器人的智能化程度將進一步提高,對外界的感知能力將進一步增強,可以完成動態(tài)、復(fù)雜的作業(yè)使命,實現(xiàn)多機協(xié)同,并與人類協(xié)同作業(yè)。

  為進一步搶占國際市場,提升制造業(yè)在全球的競爭性地位,各經(jīng)濟強國躍躍欲試,紛紛制定發(fā)展規(guī)劃,以圖搶占先進機器人技術(shù)的發(fā)展先機。目前,德國政府推行“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略,構(gòu)建“智能工廠”,打造“智能生產(chǎn)”,其重點課題之一是人與機器、機器與機器之間的交互合作。美國2013年提出了“美國機器人發(fā)展路線圖”,將圍繞制造業(yè)攻克機器人的強適應(yīng)性和可重構(gòu)的裝配、仿人靈巧操作、基于模型的集成和供應(yīng)鏈的設(shè)計、自主導(dǎo)航、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的感知、教育訓(xùn)練、機器人與人共事的本質(zhì)安全性等關(guān)鍵技術(shù)。2015年初,日本政府公布了《日本機器人新戰(zhàn)略》,并在其五年行動計劃中,明確提出要“研究開發(fā)下一代機器人中要實現(xiàn)的數(shù)據(jù)終端化、網(wǎng)絡(luò)化、云計算等技術(shù)”。韓國政府近年來陸續(xù)發(fā)布多項政策,旨在扶植第三代智能機器人的研發(fā)與應(yīng)用,2012年韓國公布的《機器人未來戰(zhàn)略戰(zhàn)網(wǎng)2022》,其政策焦點為支持韓國企業(yè)進軍國際市場,搶占智能機器人產(chǎn)業(yè)化的先機。在美、日、歐等技術(shù)強國的大力推進下,近5年來下一代機器人樣機、示范應(yīng)用、乃至實用系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

  從我國目前來看,下一代工業(yè)機器人需求市場尚未完全成熟,但具有戰(zhàn)略意義的共性技術(shù)研發(fā)、儲備又尤為迫切。當前我國發(fā)展下一代機器人產(chǎn)業(yè),應(yīng)首先注重夯實機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),著力推動現(xiàn)有機器人的產(chǎn)業(yè)化進程,加快自主品牌機器人在國內(nèi)市場的推廣應(yīng)用。探索新的技術(shù)研發(fā)模式,鼓勵科研院所與企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢,多方建立下一代工業(yè)機器人前沿、共性技術(shù)研發(fā)與儲備的國家級平臺,從中國的國情、需求出發(fā),突破下一代機器人核心技術(shù),研制出下一代機器人樣機系統(tǒng)、產(chǎn)品,并推進產(chǎn)業(yè)化進程,搶占下一代機器人國際制高點。對于應(yīng)用于不同領(lǐng)域的機器人產(chǎn)品,實施不同的發(fā)展戰(zhàn)略:一方面以企業(yè)為核心,以共性技術(shù)平臺為支撐,優(yōu)先發(fā)展下一代工業(yè)機器人,推進產(chǎn)需對接,搶占發(fā)展制高點;另一方面,以市場為導(dǎo)向,把握國內(nèi)需求特點,發(fā)展醫(yī)療、養(yǎng)老助殘等服務(wù)機器人和特殊服役環(huán)境下作業(yè)的特種機器人。

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