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《中國(guó)制造2025》解讀之:推動(dòng)機(jī)器人發(fā)展

2016-05-16 11:56閱讀數(shù):1621

   《中國(guó)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(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的第一個(gè)十年的行動(dòng)計(jì)劃,將“高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人”作為大力推動(dòng)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一,提出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要“圍繞汽車、機(jī)械、電子、危險(xiǎn)品制造、國(guó)防軍工、化工、輕工等工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用以及醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、教育娛樂(lè)等服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用的需求,積極研發(fā)新產(chǎn)品,促進(jìn)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展,擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用。突破機(jī)器人本體,減速器、伺服電機(jī)、控制器、傳感器與驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)制造技術(shù)等技術(shù)瓶頸。”并在重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖中明確了我國(guó)未來(lái)十年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)主要為兩個(gè)方向:一是開發(fā)工業(yè)機(jī)器人本體和關(guān)鍵零部件系列化產(chǎn)品,推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用,滿足我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)迫切需求;二是突破智能機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)一批智能機(jī)器人,積極應(yīng)對(duì)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(qiáng)創(chuàng)新能力,擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用

  根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同,國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)將機(jī)器人分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱,是現(xiàn)代制造業(yè)中重要的工廠自動(dòng)化設(shè)備;服務(wù)機(jī)器人是服務(wù)于人類的非生產(chǎn)性機(jī)器人,服務(wù)機(jī)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(guò)通信,獲得外部環(huán)境的信息,從而進(jìn)行決策,完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。

  1、中國(guó)已成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),潛力仍待挖掘

  工業(yè)機(jī)器人主要是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人,用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的搬運(yùn)、焊接、裝配、加工、涂裝、清潔生產(chǎn)等方面。2014年全球工業(yè)機(jī)器人銷量創(chuàng)下歷史新高,達(dá)到22.5萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)27%。市場(chǎng)增長(zhǎng)的動(dòng)力主要來(lái)自于亞洲地區(qū),特別是中、韓兩國(guó)。

  近年來(lái),中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng),并已成為全球機(jī)器人重要市場(chǎng)。2014年,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到5.6萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)52%,再次成為全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。用戶已從外商獨(dú)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(guó)內(nèi)沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)不少企業(yè)產(chǎn)品用來(lái)出口,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求高,越來(lái)越多的企業(yè)采用機(jī)器人代替產(chǎn)業(yè)工人。在珠三角地區(qū),使用工業(yè)機(jī)器人的年均增長(zhǎng)速度已達(dá)到30%,尤其在裝配、點(diǎn)膠、搬運(yùn)、焊接等領(lǐng)域,已經(jīng)掀起了一股機(jī)器人使用熱潮。

  雖然自2013年中國(guó)已經(jīng)是全球工業(yè)機(jī)器人最大市場(chǎng),但制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人密度仍然很低,2013年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人密度僅為30臺(tái)/萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人,不足全球平均水平的一半,與工業(yè)自動(dòng)化程度較高的韓國(guó)(437臺(tái)/萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人)、日本(323臺(tái)/萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人)和德國(guó)(282臺(tái)/萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人)相比差距更大。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)仍有巨大潛力。

  我國(guó)作為制造業(yè)大國(guó),在工業(yè)機(jī)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(duì)機(jī)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(guó)工廠自動(dòng)化的發(fā)展,工業(yè)機(jī)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(jī)器人的應(yīng)用程度是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展,應(yīng)圍繞加快我國(guó)智能制造的發(fā)展需求,協(xié)同機(jī)器人供需雙方,一方面提高我國(guó)機(jī)器人制造企業(yè)的創(chuàng)新能力,促進(jìn)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用范圍;另一方面積極開展自主品牌機(jī)器人的應(yīng)用試點(diǎn),抓好一批效果突出、帶動(dòng)性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度高的典型應(yīng)用示范工程,以點(diǎn)帶面推動(dòng)運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人來(lái)改造提升傳統(tǒng)制造業(yè)。

  2、我國(guó)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)以需求為導(dǎo)向,有重點(diǎn)地進(jìn)行發(fā)展

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

  全球服務(wù)機(jī)器人在近五年間呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)的統(tǒng)計(jì),2013年全球?qū)I(yè)服務(wù)機(jī)器人和個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人的銷量分別達(dá)到2.1萬(wàn)臺(tái)和400萬(wàn)臺(tái),市值分別為35.7億美元和17億美元,分別同比增長(zhǎng)4%和28%。未來(lái)幾年,全球服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。隨著相互學(xué)習(xí)與共享知識(shí)云機(jī)器人技術(shù)獲得重大突破,小型家庭用輔助機(jī)器人大幅度降低生產(chǎn)成本,將在2020年之前形成至少累計(jì)443億美元的新興市場(chǎng);另一方面雖然殘障輔助機(jī)器起步緩慢,但可預(yù)測(cè)未來(lái)20年會(huì)有高速增長(zhǎng)。

  目前國(guó)際上服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)主要由美、日、中、德、韓五國(guó)主導(dǎo)。我國(guó)服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展滯后于工業(yè)機(jī)器人,與日本、美國(guó)等國(guó)家相比,我國(guó)在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的研發(fā)起步較晚,與發(fā)達(dá)國(guó)家絕對(duì)差距還比較大。但相對(duì)于工業(yè)機(jī)器人而言,國(guó)內(nèi)外差距較小。服務(wù)機(jī)器人一般都要結(jié)合特定需求市場(chǎng)進(jìn)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(jìn)行開發(fā)占據(jù)良好的市場(chǎng)定位,從而保持一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);另一方面,外國(guó)的服務(wù)機(jī)器人也屬于新興產(chǎn)業(yè),大部分服務(wù)機(jī)器人公司成立的時(shí)間還比較短,因而我國(guó)的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨著較大的機(jī)遇和發(fā)展空間。

  從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,我國(guó)專業(yè)服務(wù)機(jī)器人有望先于個(gè)人/家用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,特別是醫(yī)療機(jī)器人、危險(xiǎn)特殊環(huán)境巡檢探查機(jī)器人等。隨著我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì),醫(yī)療、護(hù)理和康復(fù)的需求增加,同時(shí)由于人們對(duì)生活品質(zhì)追求的提高,將使個(gè)人/家用機(jī)器人在未來(lái)具有更為廣闊的市場(chǎng)空間。

  二、突破技術(shù)瓶頸,提升產(chǎn)業(yè)化能力

  機(jī)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(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平的重要標(biāo)志,引起了世界制造強(qiáng)國(guó)的高度重視。

  我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可追溯到上世紀(jì)八十年代,當(dāng)時(shí)科技部將工業(yè)機(jī)器人列入了科技攻關(guān)計(jì)劃,原機(jī)械工業(yè)部牽頭組織了點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)等型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人攻關(guān),其他部委也積極立項(xiàng)支持,形成了中國(guó)工業(yè)機(jī)器人第一次高潮。其后,主要是由于市場(chǎng)需求的原因,機(jī)器人自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)歷了長(zhǎng)期的停滯。2010年以后,我國(guó)機(jī)器人裝機(jī)容量逐年遞增,開始面向機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

  機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展包括研發(fā)試驗(yàn)、機(jī)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(gè)環(huán)節(jié)都很重要。我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是一個(gè)任重道遠(yuǎn)的過(guò)程,整體來(lái)看,目前中國(guó)大部分機(jī)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(jī)批量生產(chǎn)等方面,距發(fā)達(dá)國(guó)家還有相當(dāng)?shù)牟罹唷jP(guān)鍵部件方面,精密減速器、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵部件大量依賴進(jìn)口。雖然多年來(lái)國(guó)家對(duì)這方面也做了較大的投入支持,由于原來(lái)市場(chǎng)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化程度不高,不足以帶動(dòng)核心部件的發(fā)展,致使效果不理想。

  由此可見,我國(guó)機(jī)器人技術(shù)實(shí)力不足制約了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,而規(guī)模較小也反過(guò)來(lái)制約了技術(shù)的發(fā)展,這些都影響了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。若想提高國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,一方面要擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)量,提高國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的產(chǎn)能;另一方面,要推動(dòng)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化,提高關(guān)鍵零部件生產(chǎn)能力,滿足國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)能擴(kuò)張的需要。

  近兩年,國(guó)家對(duì)智能制造和機(jī)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從頂層設(shè)計(jì)、財(cái)稅金融、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等多個(gè)方面著手推進(jìn)自主品牌機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,扶持政策愈來(lái)愈全面、細(xì)化。我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)路線圖以及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃相關(guān)工作也在穩(wěn)步推進(jìn)。這對(duì)我國(guó)機(jī)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(jìn)作用。

  目前對(duì)于我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而言,已經(jīng)不是重視或不重視的問(wèn)題,而是以什么樣的眼光來(lái)看待這個(gè)產(chǎn)業(yè),以什么樣的思維來(lái)培育和有序發(fā)展這個(gè)產(chǎn)業(yè)的問(wèn)題。對(duì)于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求、技術(shù)創(chuàng)新模式、資金支持方式等多方面問(wèn)題,各地政府對(duì)該產(chǎn)業(yè)的扶持政策都有望走向細(xì)化。

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

  隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,根據(jù)功能不同,機(jī)器人又被分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。其中,一般機(jī)器人是指只具有一般編程能力和操作功能的機(jī)器人,目前我國(guó)生產(chǎn)的機(jī)器人大多數(shù)屬于這一類;智能機(jī)器人并沒(méi)有統(tǒng)一的定義,大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下幾大功能特征:一是具備對(duì)不確定作業(yè)條件的適應(yīng)能力;二是具備復(fù)雜對(duì)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(jī)合作安全特征。無(wú)論是現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還是服務(wù)機(jī)器人,最終都將發(fā)展為具有學(xué)習(xí)能力的智慧型機(jī)器人。我們一般將智能機(jī)器人又稱為下一代機(jī)器人。隨著3D視覺(jué)感知/認(rèn)知、力覺(jué)傳感器等技術(shù)的不斷進(jìn)步和與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的深度融合,下一代機(jī)器人的智能化程度將進(jìn)一步提高,對(duì)外界的感知能力將進(jìn)一步增強(qiáng),可以完成動(dòng)態(tài)、復(fù)雜的作業(yè)使命,實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同,并與人類協(xié)同作業(yè)。

  為進(jìn)一步搶占國(guó)際市場(chǎng),提升制造業(yè)在全球的競(jìng)爭(zhēng)性地位,各經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)躍躍欲試,紛紛制定發(fā)展規(guī)劃,以圖搶占先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展先機(jī)。目前,德國(guó)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(diǎn)課題之一是人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間的交互合作。美國(guó)2013年提出了“美國(guó)機(jī)器人發(fā)展路線圖”,將圍繞制造業(yè)攻克機(jī)器人的強(qiáng)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(jì)、自主導(dǎo)航、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的感知、教育訓(xùn)練、機(jī)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(jī)器人新戰(zhàn)略》,并在其五年行動(dòng)計(jì)劃中,明確提出要“研究開發(fā)下一代機(jī)器人中要實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)終端化、網(wǎng)絡(luò)化、云計(jì)算等技術(shù)”。韓國(guó)政府近年來(lái)陸續(xù)發(fā)布多項(xiàng)政策,旨在扶植第三代智能機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用,2012年韓國(guó)公布的《機(jī)器人未來(lái)戰(zhàn)略戰(zhàn)網(wǎng)2022》,其政策焦點(diǎn)為支持韓國(guó)企業(yè)進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng),搶占智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的先機(jī)。在美、日、歐等技術(shù)強(qiáng)國(guó)的大力推進(jìn)下,近5年來(lái)下一代機(jī)器人樣機(jī)、示范應(yīng)用、乃至實(shí)用系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

  從我國(guó)目前來(lái)看,下一代工業(yè)機(jī)器人需求市場(chǎng)尚未完全成熟,但具有戰(zhàn)略意義的共性技術(shù)研發(fā)、儲(chǔ)備又尤為迫切。當(dāng)前我國(guó)發(fā)展下一代機(jī)器人產(chǎn)業(yè),應(yīng)首先注重夯實(shí)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),著力推動(dòng)現(xiàn)有機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,加快自主品牌機(jī)器人在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的推廣應(yīng)用。探索新的技術(shù)研發(fā)模式,鼓勵(lì)科研院所與企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),多方建立下一代工業(yè)機(jī)器人前沿、共性技術(shù)研發(fā)與儲(chǔ)備的國(guó)家級(jí)平臺(tái),從中國(guó)的國(guó)情、需求出發(fā),突破下一代機(jī)器人核心技術(shù),研制出下一代機(jī)器人樣機(jī)系統(tǒng)、產(chǎn)品,并推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,搶占下一代機(jī)器人國(guó)際制高點(diǎn)。對(duì)于應(yīng)用于不同領(lǐng)域的機(jī)器人產(chǎn)品,實(shí)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(tái)為支撐,優(yōu)先發(fā)展下一代工業(yè)機(jī)器人,推進(jìn)產(chǎn)需對(duì)接,搶占發(fā)展制高點(diǎn);另一方面,以市場(chǎng)為導(dǎo)向,把握國(guó)內(nèi)需求特點(diǎn),發(fā)展醫(yī)療、養(yǎng)老助殘等服務(wù)機(jī)器人和特殊服役環(huán)境下作業(yè)的特種機(jī)器人。

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