制造业的未来:机器换人前景有多大?
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  近十年来,有关机器人的讨论不断出现,它被说成是影响人类生产和生活的四大技术之一,引领第三次工业革命的技术之一,12项引领全球经济变革的颠覆性技术之一,以及2015年世界十大技术之一。世界上很多国家,包括发达国家和一些新兴经济体国家,纷纷将机器人作为国家计划进行重点规划和部署。例如,美国发布了机器人发展路线报告,将现在的机器人与20世纪的互联网放在同等重要的地位;欧盟启动了全球最大民用机器人研发计划SPARC,计划到2020年投入28亿欧元,创造24万个就业岗位;日本也制定了机器人技术长期发展战略,将机器人产业作为新产业发展战略中7大重点扶持的产业之一;韩国制定了智能机器人基本计划,并发布了机器人未来战略展望2022,将政策焦点放在了扩大韩国机器人产业并支持国内机器人企业进军海外市场等方面。

  也就是在这一时期,我国的机器人进口数量快速增长。根据国际机器人联合会(IFR)的统计报告,在2000年我国仅进口380台工业机器人,2013年进口了36860台。这13年间,进口数量增长了两个数量级。工业机器人2013年全球销售量约17.9万台,需求达到了历史最高点,同比增长12%;其中,在中国销售量约3.7万台,销售量全球排名第一,同比增长60%。中国市场2013年占全球机器人市场的1/5,2014年已上升到1/4,这切实地反映出我国对机器人的需求。中国已成为最大的机器人消费国。

  我国经济发展形势决定了对机器人的需求。从当前看,制造业中劳动力短缺与工人工资的上升,使得人力成本上升。企业都在寻求替代办法,机器人显然是被优先选用的,因为机器人可以提高劳动生产率。改革开放以来,我国制造业产值迅速提高,但是我国劳动生产率还很低,我们万名产业工人中拥有机器人的数量,还远低于世界平均水平。制造业的转型与升级,对机器人提出了巨大需求。从长远看,新一轮科技进步,是不以人的意志为转移的。智能制造是制造技术的主要发展方向,而机器人是智能制造的主要技术支撑,这已成为世界各国的共识。

机器换人

  工业机器人在我国有巨大的市场空间,服务机器人也同样具备巨大的发展空间。各种各样为了满足不同需求的特种机器人、康复与助老助残机器人、医疗辅助机器人等服务机器人,在我国都有明显需求。现在,大众创业、万众创新的政策将激励大家制造出各种用途的机器人。

  经过多年努力,我国已掌握了工业机器人的设计技术,积累了应用经验。国内很多单位在机器人技术研究中,已经取得了投入实际应用的成果。例如,中国科学院沈阳自动化研究所是最早从事机器人技术研究的单位之一,被誉为中国机器人事业的摇篮,目前是机器人技术国家工程研究中心机器人学国家重点实验室等依托单位。这里研制的工业机器人和AGV自动导引车,拉开了中国机器人产业化的序幕,而求援与反恐移动机器人、旋翼飞行机器人、五自由度高压水切割机器人、激光加工机器人,以及面向深海、极地等极端环境科学探索和资源开发需求研制出的长航程自治水下机器人、从水下观测北极冰盖的北极科考机器人、南极极地科考机器人和6000米无人无缆潜器潜龙一号等多项成果,也在实际应用中发挥了不可替代的作用,创造了我国机器人事业的多项第一。另外,哈尔滨工业大学的机器人技术不仅在各地被采用,而且在航天领域取得突出应用成果;北京航空航天大学的脑外科辅助机器人也被成功用于医疗实践;中广核公司研制的多项核电站机器人也在核电建设中被成功应用。

  我国机器人的先驱企业已基本走上自主良性发展的道路。以沈阳新松机器人自动化股份有限公司为例,自2009年成功实现创业板首批上市,目前公司市值达500亿元人民币,已成为国内机器人自动化领域的龙头企业。与此同时,我国的工业机器人产品也填补多项国内空白,洁净(真空)机器人多次打破国外技术垄断与封锁,大量替代进口。移动机器人产品被众多国际知名企业列为重点采购目标,特种机器人在国防重点领域得到批量应用。广州数控设备有限公司除生产机器人产品外,还是成套机床数控系统的供应商。广州启帆、南京埃斯顿、安徽埃夫特和上海新时达等公司也各具特色,逐渐摸索出了适合自身的良性发展模式,在我国机器人产业中扮演了重要的角色。值得一提的是,深圳市大疆创新科技有限公司是全球领先的无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商,客户遍布全球100多个国家,取得了耀眼的业绩。

  整体上看,我们的工业机器人生产企业规模还偏小,市场占有率还比较低,一些关键元部件的品质与国际先进产品相比还有较大差距,技术创新能力还在发展中。服务机器人的规模产业还很少。

  习近平总书记指出:我国将成为机器人的最大市场,但我们的技术和制造能力能不能应对这场竞争?我们不仅要把我国机器人水平提高上去,而且要尽可能多地占领市场。为此,我们必须增强弱项,壮大我们的企业。同时,为了未来的竞争力,必须关注机器人的发展趋势,开展研究,做好技术储备。

  目前来看,制造行业产品的生命周期越来越短,用户的个性化要求越来越强烈。这就需要灵活的制造系统,要求生产线变更所需的时间大幅度缩短。对于采用无线通信,包括传送带或AGV车、机器人等加工机器组成的生产系统,未来应能在几天之内完成重组,而不是现在的几周甚至几个月。各个部件连接上之后,应该实现即连即用,而不必经过漫长的调试。面对这样的要求,机器人必须提高运动能力和快速编程能力。现在的工业机器人由于绝对定位精度低,快速高精度标定是一个难题。下一步,采用信息技术实现快速高精度的三点定位将成为关键技术。

  人类发明了机器代替人劳动,并不是要把自己排除在外。未来,机器人将可与人共处。目前,在飞机和造船等许多制造业中,部件都是由高度自动化的精密设备加工,但是飞机装配、船舶焊接等工作还主要靠人工,缺乏灵活的设备协助。劳动密集型制造业中的许多手工工作,现在的机器人还没法胜任。由于机器人的在线感知能力远低于人,无法接收抽象命令,无法与人高效交流,再加上缺乏适当的安全机制,使得机器人仍然是游离于人之外的机械物体。未来的人机合作会是解决这类问题的最佳方案,能与人合作的机器人是理想的作业装备,机器人要想很好地服务于人,必须与人融为一体。而与人共融的程度,将是机器人发展的一个重要坐标。

  相关领域的技术进步将不断推动机器人技术的发展。例如,人工智能和互联网技术发展,将为机器人提供强大的后脑,提高其智能水平。随着材料科学的发展,用人造肌肉等组成机器人,制成所谓软体机器人,将带来机器人领域的革命。与脑科学结合,可以使机器人的一些行为直接受控于人。与生命科学的结合,将产生类生命机器人。

  附加:中国机器人行业发展特点分析

  通过近十年的发展,中国机器人产业从无到有、从小到大,目前已经形成了一百余家从事机器人研发设计、生产制造、工程应用以及零部件配套的产业集群,其中40余家上市公司在股市上形成了具有机器人概念的高技术板块。全国各省市地区正在建设和筹建的机器人产业园超过40余家。机器人应用遍及汽车制造、工程机械、食品等行业。

机器换人

  中国制造业目前呈现两高两低的特点,即低技术含量、低附加值和高能耗、高污染。随着人口红利的到期,劳动力短缺和人力成本急剧上升,使得劳动力密集和低人力成本的制造模式在中国难以持续。亚洲制造业冠军联盟总干事、东莞市机器人技术协会副会长罗百辉认为,国产机器人企业的技术水平既是国内企业能否享受行业景气的关键因素,也是推动国内工业机器人市场发展快慢的关键因素。工业机器人是集精密机械、控制技术、电机技术、传感器技术等于一体的技术密集型自动化设备。通过对机器人产业链上国内外主要设备的技术指标进行梳理比较,确定中国机器人企业的技术水平,选择以机器人为主导的智能制造模式是实现中国制造业转型的重要路径。

  中国机器人行业发展特点

  (一)中国工业机器人市场高速增长

  中国已经成为全球工业机器人重要市场。2011年中国机器人出货量达到2.3万台,占全球出货量的13.8%,全球排名第四,同比增速达51%。2004-2012年中国工业机器人复合增速为29.7%,2009-2012年复合增速达到71.9%。从各领域增速来看,3C行业增速较高,其中消费电子行业年复合增长率20.2%,汽车作为传统用量大的领域未来几年增速较低。

  (二)三大因素推动中国机器人需求

  因素一:劳动力成本上升,人口红利逐渐消失。劳动力成本的上升激发企业机器人替代人工的诉求。

  因素二:劳动力供给下降。90年代中期,中国制造业从业人数大幅下降。98-99年经历了国企下岗危机,纺织等传统制造业首当其冲。2001年加入世贸组织以后,中国制造业从业人数又开始缓慢回升。但是,进入新世纪的第二个年头,80后、90后劳动人口成为主流,他们不再愿意大量从事单调重复环境差的工作。长三角、珠三角等地低端产业用工荒明显。

  因素三:制造业产业升级,国家政策支持。普及机器人不只是单纯的替代人工,更是提升制造业效率与柔性的重要手段。

  (三)国外机器人厂商抢滩中国市场

  中国市场是未来全球大的机器人市场,近年来增长迅猛。国际机器人巨头纷纷抢滩中国市场,以ABB、库卡、安川电机、发那科四大家族为代表的国外机器人企业占据中国机器人市场90%以上的市场份额。

机器换人

  在90%的机器人市场份额中,ABB、发那科、安川机电、KUKA四大家族共占57.5%。之后的三大厂商OTC、松下和川崎重工共占16%。而国内机器人生产企业市场份额相对较小,2012年本土品牌机器人市场占有率8%,个体企业普遍存在规模较小、创新能力薄弱等问题。

  (四)国内机器人行业现状与机会

  1.国内机器人产业链四大环节:机器人产业链包括核心零部件生产、机器人本体制造、系统集成以及行业应用四大环节。目前中国机器人企业真正能赚钱的业务是系统集成。关键零部件没有真正国产化,造成国产机器人本体成本远高于国外同行,很难上规模。

  2.国内机器人成本高于国外:国产机器人本体成本远高于国外同类产品,特别是减速机,国内企业购买减速机的价格是国外企业的价格的将近5倍。伺服电机、控制器等关键零部件价格也显着高于国外同类产品。

  3.现阶段国内机器人行业类似于美国50-60年代:现阶段国内机器人行业类似于美国上世纪50-60年代,机器人产业刚刚兴起,众多企业进入机器人行业。不同的是美国当时机器人技术是领先的的,现在中国机器人技术明显落后于西方已经相对成熟的技术水平。

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  4.全国各地机器人产业园规划情况:中国机器人产业园遍地开花,地方政府采用政府补贴和税收优惠等方式催生当地机器人产业。一方面,说明国内机器人行业确实很热,大家非常看好行业前景;另外一方面,也有可能很快就出现行业产能过剩的局面,不利于行业的健康发展。

  机器人产业被寄予厚望

  今年全国两会上,中国制造2025上升为国家战略。李克强总理在政府工作报告中提出:坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造业大国转向制造强国。

  在中国企业家俱乐部主办的2015中国绿公司年会上,企业家们也对中国制造的转型升级十分关注。他们认为,中国制造向中国智造的转变,将带来工业制造效率和能源使用效率的双重提升。

  中国制造2025是为应对新一轮产业革命规划实施的重要国家工程,在为中国带来新的增长机遇的同时,也对工业创新能力提出新的要求。企业作为创新的主体,将成为其主要推动力量。施耐德电气全球执行副总裁、中国区总裁朱海表示。

  毫无疑问,智能制造将为工业制造带来真正意义上的效率提升,也是中国制造2025要解决的核心问题。

  大家有一个错误的观点,认为困难是金融危机造成的,是因为经济周期造成的,而没有认识到社会的技术进步和社会发展到了当前这个阶段,就应该进行调整,也应该进行相应的变革。新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎发表演讲表示,很多人盼望冬天过去,春天还再来,过了这个周期又会回到一个高速发展的时代。但这不可能了。因为这个时代和社会进步完全到了一个新的模式,需要由中国制造向中国智造发展。

  在带领传统制造业转型升级的过程中,机器人产业被寄予厚望。机器人从2009年发展至今,即使是在全球金融危机、几乎所有产业和行业都下马的情形下,也在一直增长。罗百辉表示,截至去年底,中国的机器人厂家已经达到530多家,这其中去年新成立的就有两三百家。中国的机器人产业规模在2013年达到全世界第一,而去年产值规模增长了54%。

  中国制造企业在转型升级中遇到了很多问题,首先是发展不均衡,有处于1.0时代、手工为主的,也有已经与国际接轨的工业4.0时代的,这些不均衡导致企业需求不一样;其次,中国很多制造企业缺钱,甚至有的工人工资都发不出,更没法谈做出改变;再次就是全球产能过剩,企业不是产能上来就可以了,企业要寻找到一种产品,一种解决方案,而不仅仅是上设备的问题。

  基于以上原因,机器人的数字化工厂应运而生。过去是单一的设备制造,现在变成提供整体解决方案。现在工业4.0更多的是新的制造模式的变革,企业不是简单地购买设备和产品,而是购买解决方案。通过物联网使得整体解决方案变得简单和容易了。

  数字化工厂需要四个要素,信息化仓储是一块,仓储出来要有物流,靠移动机器人实现物流智能化,另外就是制造过程的智能化,整个制造过程由机器人完成,第四个要素就是需要将这三个过程通过软件化平台链接到一块,也就是对制造、仓储、物流等环节进行信息化管理。

  现在中国大型制造企业、行业龙头都开始建数字化工厂、智慧工厂,这也是未来大趋势。已经完全不是过去企业那种简单买设备、简单建个生产线的概念。

  由过去的传统设备向智能化变革,这是一种趋势。2013年中国已经成为全球最大的机器人市场。2014年中国地区机器人产业增长达到54%,已经快速爆发,下一步就是把机器人多元化发展起来。现在是集中在工业,下一步就是要在服务领域拓展空间。比如针对养老问题、医疗问题、残疾人康复、家庭教育等问题的机器人产业,会获得更大发展,不局限于机械设备等等。

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