明日之战:中日竞逐机器人革命

2014-07-09 10:13:45
集工业设计与制造能力、智能控制研发能力等于一身的机器人,正改变着制造业的传统内涵与外延,也扮演着多个大国抢占世界经济高地的战略角色。

本报记者 费丽婷 陈舒扬 张子宇 发自北京、广州
   
“前几天,我看了一份材料,说‘机器人革命’有望成为‘第三次工业革命’的一个切入点和重要增长点,将影响全球制造业格局,而且我国将成为全球最大的机器人市场。”6月9日,在中国科学院第十七次院士大会上,中国国家主席习近平发表讲话,其中特别强调了机器人产业。“但我们的技术和制造能力能不能应对这场竞争?”

正如习主席所强调的,作为一国尤其是大国核心竞争力的制造业,正在被重新定义,也面临着新一轮的全球洗牌。

而集工业设计与制造能力、智能控制研发能力等于一身的机器人,正改变着制造业的传统内涵与外延,也扮演着多个大国抢占世界经济高地的战略角色。

这方面,日本正在加速布局。

6月19日,日本首相安倍晋三先后视察了埼玉县加须市的Glory公司工厂(一家铸币企业)和东京都内的护理院。在随后的记者采访中安倍强调,将把机器人产业作为经济增长战略的重要支柱,希望通过发掘机器人的可能性实现日本经济的增长。

对起步已晚的中国来说,要在机器人竞争中实现后发先至,不仅需要政策、资金与资源的倾斜,更需要培育创新能力,而这将涉及国民思维、教育和政经体制脱胎换骨式的破与立。

核心技术是中国软肋

作为工业机器人家族里的一员,“注塑机上下料机械手”是中国家电业巨头海尔生产线上的“资深员工”,基本职责是对电脑、电视等电器的塑料外壳进行上料、装夹、下料。

但是,“注塑机上下料机械手”,即便从名字来看,就很难将它和想象中的“机器人”联系起来,实物也印证了这一点:它既没有变形金刚的炫酷,也没有机器人瓦力(电影《机器人总动员》的主角)的呆萌。

但海尔这个名字超长的机械手,确实符合国际通行的“机器人”定义:它是一种自动化的机器,具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。

海尔机器人的应用是中国大型家电企业当下的共同做法。据海尔哈工大机器人技术有限公司总经理、哈工大机器人研究所教授李瑞峰透露,起初,海尔从日本、中国台湾引进机器人,然而过高的成本阻碍了进口机器人在生产线上的大规模应用。1999年,海尔集团联合哈工大成立了海尔哈工大机器人工程研究中心,开始进行机器人技术的联合开发。

“校企合作”是目前中国机器人研发比较普遍的模式。企业对机器人和自动化生产线提出需求,交由高校研发。高校根据企业的要求进行调研、分析、论证,通过分析做出设计方案,再依照方案进行细化,设计电路、编程等。然后投入加工,进行调试,验证各项指标,如活动范围、负载重量、精度等。

整个研发过程需要两到三年,不过收效明显。相比此前的人工操作,海尔的机械手能够控制生产节拍,提高了生产效率;可以通过修改程序和手爪夹具迅速改变生产工艺,免去了对员工进行培训的时间;自动化生产线使得零件质量大大提高,特别是工件表面更美观。

但这仅仅是机器人产业发展的初级阶段。和一些发达国家相比,我国机器人研发的软肋仍在核心技术上。

“一个原因是,没有从基础开始研发。比如电机、减速器、数控技术,这些单元技术(基础元器件)是制约我国机器人发展的一个瓶颈,目前主要依赖进口。就像手机一样,摄像头是国外的,GPS也是,核心技术都是国外的,利润都被别人拿走了。”北京航空航天大学机器人研究所所长毕树生说。相比之下,国外机器人发展的历史较长,技术积累雄厚,一些公司原来从事的就是伺服电机、减速器、数控系统等单元技术的研发。这些恰恰是机器人的关键,很容易应用到机器人上。

此外,政策支持和软件差距也在一定程度上制约了机器人的发展。前者的作用不言而喻,但和机械本体相比,如何设计一个程序有效地控制机械也尤为重要。

在日本,有相关研究机构的大学共计107所,相关研究所的总数达到293间。这一数字大大高于国内的十数家机器人研究所(沈阳自动化研究所、上海交大机器人研究所、哈尔滨工业大学机器人研究所、中国科学院自动化研究所、西安交大人工智能与机器人研究所、北航机器人研究所、北京理工大学智能机器人研究所、北京机械工业自动化研究所、南京机器人研究院、机器人技术研究中心)。而且,中国的研究机构与产业中心相距甚远,在一定程度上,也导致了他们难以接上产业集群的地气。

日本占据中国一半市场

从研究所出来的机器人新品,到生产线大规模应用,还需经历“二次开发”。

“刚研发出来的东西在使用过程中可能存在一些问题,要符合工艺流程、工人操作的简便性、可维护性,各方面都需要一个完善的过程。必须对工业现场的需求有深入的了解,才能使一个产品最终在工业上可靠地应用,达到用户的需求。”李瑞峰教授告诉时代周报记者。

这个“二次研发”的过程,理想情况下应由企业完成。因为高校产业化经验不足,并不擅长测试可靠性、安全性等重复性工作。

但国内的机器人企业大多没有稳定的研发队伍,在技术上过分依赖高校及科研院所。“尤其一些中小型企业,带着投机心理,如果政策导向好,政府资助,他们就愿意做。企业投入肯定希望盈利,总想在技术研发方面少投入一点,只负责生产、销售,不愿意投入精力做二次开发。”毕树生向时代周报记者介绍。

相比之下,国际上一些大型机器人公司,如ABB、库卡,都有上百人规模的研究院。其中美国的模式是由高校、研究所设立项目,政府择其优者进行扶持,到了一定程度企业开始介入继续培育。有些企业会提前很多年资助高校的项目,积累的时间比较长,土壤比较成熟。

国际机器人联合会的数据显示,2012年,全球平均工业机器人使用密度(每万名产业工人拥有的机器人数量)为55台。韩国每万名工人拥有347台机器人,日本为332台,而在中国,这一数字仅为21台。

差距意味着市场。从2002年开始,中国工业机器人年累计安装量增长速度几乎都超过30%。相关数据显示,从2002年的2152台发展到2012年的96387台,即便受金融危机影响的2009年,中国工业机器人累计安装量增长率也达到17.38%。

在珠三角地区更加突出。深圳机器人协会会长毕亚雷曾介绍,珠三角地区机器人使用的年增速已达到30%-60%,尤其在装配、点胶、搬运、焊接等工业领域,从2012年开始加重电子制造自动化板块的拓展后,工业机器人厂商增长非常快。

全球机器人2013年销量的70%集中在5个国家,即日本、中国、美国、韩国和德国。按当前的发展趋势,国际普遍预测今年,中国将成为第一大机器人需求市场。

基于中国人口总量的优势,在数字上,今年,中国的机器人新增需求有望突破4万台。“世界第一机器人市场的地位已经确立,占全球机器人市场总比重超过20%。”中投顾问高级研究员贺在华对时代周报记者表示。

但国际机器人技术联合会(IFR)的数据显示,尽管2013年中国共采购了36560台工业机器人,首次超过日本成为全球最大的工业机器人市场,但是领先的4家中国工业机器人制造商的产品,仅占中国市场5%的份额,而日本公司的产品,却占据了中国市场一半的份额。

中日战略竞争

日本目前仍然是使用工业机器人数量最多的国家。据统计,2012年,日本拥有31万台工业机器人,居世界第一,中国拥有量约为9.6万台。

在日本,代表性的机器人企业不乏历史悠久、技术积累雄厚的大公司。除了东芝、川崎重工、三菱重工等人们熟悉的大型工业企业外,还有一批以机器人制造闻名世界的企业。如世界最大的机器人制造商FANUCL,人们经常可以在电视新闻上看到该公司的焊接机器人,它们被用于多家日本汽车制造商的流水线上。另一个著名企业是1977年研制出全世界第一台全电动工业机器人的安川,其拥有超过30多年的工业机器人研究及投产历史。安川是最早将工业机器人应用到半导体生产领域的企业。

据日本机器人工业协会发布的《21世纪日本机器人机器人产业》报告,由于优质的工业机器人具有国际竞争力,出口持续增加。2000年以后,出口已占日本工业机器人产业的过半产量。

尽管安倍提出机器人战略,容易让人以为日本是一个后发国家,但实际上在机器人产业和研发领域,日本可以说是绝对意义上的发达国家,甚至可以说是第一机器人大国。

1967年,日本川崎重工首先从美国引进机器人及其技术,并于1968年试制出第一台国产工业机器人“Unimate”。1980年,日本工业机器人的产值达700亿日元,同比增长185%, 该年被产业界人士称为“工业机器人普及元年”。

2008年,日本生产的工业机器人有62%用于出口;而到2010年,这一比例上升至73%。据日本机器人工业协会统计,2013年日本工业机器人生产总额约为4000亿日元,其中出口2800亿日元。

日本机器人产业和科研的发展,离不开一系列政府法规的促进。

早在1971年,日本就颁布了《机电法》,规定了工业机器人制造业的应用对象行业和种类。1980年又先后制定了“财政投资融资租赁制度”和“中小企业设备现代化贷款制度和设备借款制度”,成立了日本机器人租赁公司(由机器人制造商和保险公司共同出资),国家和地方政府也设立了专门的基金为企业提供设备贷款。1984年,制定了机电一体化税制,1985年又制定了高技术税制,让机器人研发和应用得到税务优惠。

这一次,安倍希望日本机器人产值比现在增加3倍。他的计划在日本获得了多方面认同。

而在中国,近两年对机器人产业政策支持也逐步加码。

2012年以来,有关部委制定的规划和专项政策陆续出台,工业机器人产业的发展轮廓进一步明晰:2012年3月至4月,科技部相继发布《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》。“十二五”期间,我国将攻克一批智能化高端装备,发展和培育一批高技术产值超过100亿元的核心企业;同时,将研发工业机器人、自动化生产线、流程工业的核心工艺和成套装备,重点培育发展服务机器人新兴产业,重点发展公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核心部件等任务。2012年5月,工信部发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》。

2012年7月,国务院发布《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,提出要大力推进自动控制系统、工业机器人、关键零部件等装置的开发和产业化。2013年12月30日,工业和信息化部正式下发了《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,明确,到2020年,形成较为完善的工业机器人产业体系,培育3-5家具有国际竞争力的龙头企业和8-10个配套产业集群;工业机器人行业和企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强,高端产品市场占有率提高到45%以上,机器人密度达到100以上,基本满足国防建设、国民经济和社会发展需要。

“国家层面不断释放利好消息,工业自动化、精密仪器、高端装备制造等领域的产业政策、税收政策逐步落实,进一步刺激了工业机器人的需求量。”贺在华对时代周报记者表示。

警惕产业化炒作

受政策利好影响,中国各地政府纷纷表示要支持发展机器人工业。

2013年6月,5家机器人重点企业携手中科院重庆绿色智能研究院,与重庆两江新区签订正式投资协议。根据重庆市委、市政府的目标,重庆两江机器人产业园到2015年,集聚30家以上企业,形成4万台工业机器人整机及关键零部件、年产值200亿元的生产能力;到2020年,集聚200家以上企业,形成10万台工业机器人、100万台服务机器人、1000台特种机器人的年产能,实现年产值500亿元。

2013年底,浙江率先实施机器换人工程,计划在未来5年,每年实施5000个机器换人项目,实现5000亿元机器换人投资。

江苏省则提出,到2017年,该省工业机器人产业规模要达到1000亿元。

就在6月25日,广东东莞出台加快推动工业机器人发展意见,提出打造2-3个工业机器人产业园和6-8个智能装备产业集聚区,成为广东省乃至中国具有竞争力和影响力的工业机器人产业基地和智能制造示范城市。

“现在的状况,我感觉对机器人的产业化炒作有点过热,激情有余,理性不足。在技术研发、产业基地建设等方面重复性投资现象严重。”毕树生看到,有些地方政府划地盖楼,要建设机器人产业园,但对于技术积累、研发能力、市场化的历程没有很好的估计。有些企业研发能力很弱,对机器人的产业化难度估计不足。“不像软件或者IT行业,机器人从研发到产业化需要较长时间的积累。机器人是一个门槛很高的行业,大家应该理性一点。不管是资金,还是研发队伍,都应该经过仔细的论证。如果确保有足够的能力,参与进来肯定是好事。”

“我国机器人产业多由政策层面推动,企业的自主研发能力明显不足,市场化、产业化的前景也相对不高,大量投资难免有跟风嫌疑,有关部门应当及时出台明细的产业规划,避免机器人行业重蹈光伏业的覆辙。”贺在华说。 




相关报道

加码“未来工厂”:德美制造业“再工业化”路径清晰


 

本网站上的内容(包括但不限于文字、图片及音视频),除转载外,均为时代在线版权所有,未经书面协议授权,禁止转载、链接、转贴或以其他 方式使用。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。如其他媒体、网站或个人转载使用,请联系本网站丁先生:chiding@time-weekly.com

相关推荐
两会话题:传统建筑业呼唤“数字+智能” 用机器人建房子条件已具备
购房逻辑生变,“科技智能+绿色生态”复合型产品受追捧
两会专访 上汽陈虹:软件将支撑汽车全生命管理
杨国强两会建言:拓展海外农业、完善建筑机器人行业标准
扫码分享