明日之戰(zhàn):中日競逐機(jī)器人革命

時間:2014-07-03

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:》?!笆濉逼陂g,我國將攻克一批智能化高端裝備,發(fā)展和培育一批高技術(shù)產(chǎn)值超過100億元的核心企業(yè);同時,將研發(fā)工業(yè)機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線、流程工業(yè)的核心工藝和成套裝備,重點培育發(fā)展服務(wù)機(jī)器人新興產(chǎn)業(yè),重點發(fā)展公共安全機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、仿生機(jī)器人平臺和模塊化核心部件等任務(wù)。2012年5月,工信部發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。

“前幾天,我看了一份材料,說‘機(jī)器人革命’有望成為‘第三次工業(yè)革命’的一個切入點和重要增長點,將影響全球制造業(yè)格局,而且我國將成為全球最大的機(jī)器人市場。”6月9日,在中國科學(xué)院第十七次院士大會上,中國國家主席習(xí)近平發(fā)表講話,其中特別強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。“但我們的技術(shù)和制造能力能不能應(yīng)對這場競爭?”

正如習(xí)主席所強(qiáng)調(diào)的,作為一國尤其是大國核心競爭力的制造業(yè),正在被重新定義,也面臨著新一輪的全球洗牌。

而集工業(yè)設(shè)計與制造能力、智能控制研發(fā)能力等于一身的機(jī)器人,正改變著制造業(yè)的傳統(tǒng)內(nèi)涵與外延,也扮演著多個大國搶占世界經(jīng)濟(jì)高地的戰(zhàn)略角色。

這方面,日本正在加速布局。

6月19日,日本首相安倍晉三先后視察了埼玉縣加須市的Glory公司工廠(一家鑄幣企業(yè))和東京都內(nèi)的護(hù)理院。在隨后的記者采訪中安倍強(qiáng)調(diào),將把機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)增長戰(zhàn)略的重要支柱,希望通過發(fā)掘機(jī)器人的可能性實現(xiàn)日本經(jīng)濟(jì)的增長。

對起步已晚的中國來說,要在機(jī)器人競爭中實現(xiàn)后發(fā)先至,不僅需要政策、資金與資源的傾斜,更需要培育創(chuàng)新能力,而這將涉及國民思維、教育和政經(jīng)體制脫胎換骨式的破與立。

核心技術(shù)是中國軟肋

作為工業(yè)機(jī)器人家族里的一員,“注塑機(jī)上下料機(jī)械手”是中國家電業(yè)巨頭海爾生產(chǎn)線上的“資深員工”,基本職責(zé)是對電腦、電視等電器的塑料外殼進(jìn)行上料、裝夾、下料。

但是,“注塑機(jī)上下料機(jī)械手”,即便從名字來看,就很難將它和想象中的“機(jī)器人”聯(lián)系起來,實物也印證了這一點:它既沒有變形金剛的炫酷,也沒有機(jī)器人瓦力(電影《機(jī)器人總動員》的主角)的呆萌。

但海爾這個名字超長的機(jī)械手,確實符合國際通行的“機(jī)器人”定義:它是一種自動化的機(jī)器,具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器。

海爾機(jī)器人的應(yīng)用是中國大型家電企業(yè)當(dāng)下的共同做法。據(jù)海爾哈工大機(jī)器人技術(shù)有限公司總經(jīng)理、哈工大機(jī)器人研究所教授李瑞峰透露,起初,海爾從日本、中國臺灣引進(jìn)機(jī)器人,然而過高的成本阻礙了進(jìn)口機(jī)器人在生產(chǎn)線上的大規(guī)模應(yīng)用。1999年,海爾集團(tuán)聯(lián)合哈工大成立了海爾哈工大機(jī)器人工程研究中心,開始進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)的聯(lián)合開發(fā)。

“校企合作”是目前中國機(jī)器人研發(fā)比較普遍的模式。企業(yè)對機(jī)器人和自動化生產(chǎn)線提出需求,交由高校研發(fā)。高校根據(jù)企業(yè)的要求進(jìn)行調(diào)研、分析、論證,通過分析做出設(shè)計方案,再依照方案進(jìn)行細(xì)化,設(shè)計電路、編程等。然后投入加工,進(jìn)行調(diào)試,驗證各項指標(biāo),如活動范圍、負(fù)載重量、精度等。

整個研發(fā)過程需要兩到三年,不過收效明顯。相比此前的人工操作,海爾的機(jī)械手能夠控制生產(chǎn)節(jié)拍,提高了生產(chǎn)效率;可以通過修改程序和手爪夾具迅速改變生產(chǎn)工藝,免去了對員工進(jìn)行培訓(xùn)的時間;自動化生產(chǎn)線使得零件質(zhì)量大大提高,特別是工件表面更美觀。

但這僅僅是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段。和一些發(fā)達(dá)國家相比,我國機(jī)器人研發(fā)的軟肋仍在核心技術(shù)上。

“一個原因是,沒有從基礎(chǔ)開始研發(fā)。比如電機(jī)、減速器、數(shù)控技術(shù),這些單元技術(shù)(基礎(chǔ)元器件)是制約我國機(jī)器人發(fā)展的一個瓶頸,目前主要依賴進(jìn)口。就像手機(jī)一樣,攝像頭是國外的,GPS也是,核心技術(shù)都是國外的,利潤都被別人拿走了。”北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所所長畢樹生說。相比之下,國外機(jī)器人發(fā)展的歷史較長,技術(shù)積累雄厚,一些公司原來從事的就是伺服電機(jī)、減速器、數(shù)控系統(tǒng)等單元技術(shù)的研發(fā)。這些恰恰是機(jī)器人的關(guān)鍵,很容易應(yīng)用到機(jī)器人上。

此外,政策支持和軟件差距也在一定程度上制約了機(jī)器人的發(fā)展。前者的作用不言而喻,但和機(jī)械本體相比,如何設(shè)計一個程序有效地控制機(jī)械也尤為重要。

在日本,有相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的大學(xué)共計107所,相關(guān)研究所的總數(shù)達(dá)到293間。這一數(shù)字大大高于國內(nèi)的十?dāng)?shù)家機(jī)器人研究所(沈陽自動化研究所、上海交大機(jī)器人研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所、中國科學(xué)院自動化研究所、西安交大人工智能與機(jī)器人研究所、北航機(jī)器人研究所、北京理工大學(xué)智能機(jī)器人研究所、北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所、南京機(jī)器人研究院、機(jī)器人技術(shù)研究中心)。而且,中國的研究機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)中心相距甚遠(yuǎn),在一定程度上,也導(dǎo)致了他們難以接上產(chǎn)業(yè)集群的地氣。

日本占據(jù)中國一半市場

從研究所出來的機(jī)器人新品,到生產(chǎn)線大規(guī)模應(yīng)用,還需經(jīng)歷“二次開發(fā)”。

“剛研發(fā)出來的東西在使用過程中可能存在一些問題,要符合工藝流程、工人操作的簡便性、可維護(hù)性,各方面都需要一個完善的過程。必須對工業(yè)現(xiàn)場的需求有深入的了解,才能使一個產(chǎn)品最終在工業(yè)上可靠地應(yīng)用,達(dá)到用戶的需求。”李瑞峰教授告訴時代周報記者。

這個“二次研發(fā)”的過程,理想情況下應(yīng)由企業(yè)完成。因為高校產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗不足,并不擅長測試可靠性、安全性等重復(fù)性工作。

但國內(nèi)的機(jī)器人企業(yè)大多沒有穩(wěn)定的研發(fā)隊伍,在技術(shù)上過分依賴高校及科研院所。“尤其一些中小型企業(yè),帶著投機(jī)心理,如果政策導(dǎo)向好,政府資助,他們就愿意做。企業(yè)投入肯定希望盈利,總想在技術(shù)研發(fā)方面少投入一點,只負(fù)責(zé)生產(chǎn)、銷售,不愿意投入精力做二次開發(fā)。”畢樹生向時代周報記者介紹。

相比之下,國際上一些大型機(jī)器人公司,如abb、庫卡,都有上百人規(guī)模的研究院。其中美國的模式是由高校、研究所設(shè)立項目,政府擇其優(yōu)者進(jìn)行扶持,到了一定程度企業(yè)開始介入繼續(xù)培育。有些企業(yè)會提前很多年資助高校的項目,積累的時間比較長,土壤比較成熟。

國際機(jī)器人聯(lián)合會的數(shù)據(jù)顯示,2012年,全球平均工業(yè)機(jī)器人使用密度(每萬名產(chǎn)業(yè)工人擁有的機(jī)器人數(shù)量)為55臺。韓國每萬名工人擁有347臺機(jī)器人,日本為332臺,而在中國,這一數(shù)字僅為21臺。

差距意味著市場。從2002年開始,中國工業(yè)機(jī)器人年累計安裝量增長速度幾乎都超過30%。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,從2002年的2152臺發(fā)展到2012年的96387臺,即便受金融危機(jī)影響的2009年,中國工業(yè)機(jī)器人累計安裝量增長率也達(dá)到17.38%。

在珠三角地區(qū)更加突出。深圳機(jī)器人協(xié)會會長畢亞雷曾介紹,珠三角地區(qū)機(jī)器人使用的年增速已達(dá)到30%-60%,尤其在裝配、點膠、搬運、焊接等工業(yè)領(lǐng)域,從2012年開始加重電子制造自動化板塊的拓展后,工業(yè)機(jī)器人廠商增長非???。

全球機(jī)器人2013年銷量的70%集中在5個國家,即日本、中國、美國、韓國和德國。按當(dāng)前的發(fā)展趨勢,國際普遍預(yù)測今年,中國將成為第一大機(jī)器人需求市場。

基于中國人口總量的優(yōu)勢,在數(shù)字上,今年,中國的機(jī)器人新增需求有望突破4萬臺。“世界第一機(jī)器人市場的地位已經(jīng)確立,占全球機(jī)器人市場總比重超過20%。”中投顧問高級研究員賀在華對時代周報記者表示。

但國際機(jī)器人技術(shù)聯(lián)合會(IFR)的數(shù)據(jù)顯示,盡管2013年中國共采購了36560臺工業(yè)機(jī)器人,首次超過日本成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場,但是領(lǐng)先的4家中國工業(yè)機(jī)器人制造商的產(chǎn)品,僅占中國市場5%的份額,而日本公司的產(chǎn)品,卻占據(jù)了中國市場一半的份額。

中日戰(zhàn)略競爭

日本目前仍然是使用工業(yè)機(jī)器人數(shù)量最多的國家。據(jù)統(tǒng)計,2012年,日本擁有31萬臺工業(yè)機(jī)器人,居世界第一,中國擁有量約為9.6萬臺。

在日本,代表性的機(jī)器人企業(yè)不乏歷史悠久、技術(shù)積累雄厚的大公司。除了東芝、川崎重工、三菱重工等人們熟悉的大型工業(yè)企業(yè)外,還有一批以機(jī)器人制造聞名世界的企業(yè)。如世界最大的機(jī)器人制造商fanucL,人們經(jīng)??梢栽陔娨曅侣勆峡吹皆摴镜暮附訖C(jī)器人,它們被用于多家日本汽車制造商的流水線上。另一個著名企業(yè)是1977年研制出全世界第一臺全電動工業(yè)機(jī)器人的安川,其擁有超過30多年的工業(yè)機(jī)器人研究及投產(chǎn)歷史。安川是最早將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域的企業(yè)。

據(jù)日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《21世紀(jì)日本機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)》報告,由于優(yōu)質(zhì)的工業(yè)機(jī)器人具有國際競爭力,出口持續(xù)增加。2000年以后,出口已占日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的過半產(chǎn)量。

盡管安倍提出機(jī)器人戰(zhàn)略,容易讓人以為日本是一個后發(fā)國家,但實際上在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和研發(fā)領(lǐng)域,日本可以說是絕對意義上的發(fā)達(dá)國家,甚至可以說是第一機(jī)器人大國。

1967年,日本川崎重工首先從美國引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù),并于1968年試制出第一臺國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人“Unimate”。1980年,日本工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)值達(dá)700億日元,同比增長185%,該年被產(chǎn)業(yè)界人士稱為“工業(yè)機(jī)器人普及元年”。

2008年,日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人有62%用于出口;而到2010年,這一比例上升至73%。據(jù)日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2013年日本工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)總額約為4000億日元,其中出口2800億日元。

日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和科研的發(fā)展,離不開一系列政府法規(guī)的促進(jìn)。

早在1971年,日本就頒布了《機(jī)電法》,規(guī)定了工業(yè)機(jī)器人制造業(yè)的應(yīng)用對象行業(yè)和種類。1980年又先后制定了“財政投資融資租賃制度”和“中小企業(yè)設(shè)備現(xiàn)代化貸款制度和設(shè)備借款制度”,成立了日本機(jī)器人租賃公司(由機(jī)器人制造商和保險公司共同出資),國家和地方政府也設(shè)立了專門的基金為企業(yè)提供設(shè)備貸款。1984年,制定了機(jī)電一體化稅制,1985年又制定了高技術(shù)稅制,讓機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用得到稅務(wù)優(yōu)惠。

這一次,安倍希望日本機(jī)器人產(chǎn)值比現(xiàn)在增加3倍。他的計劃在日本獲得了多方面認(rèn)同。

而在中國,近兩年對機(jī)器人產(chǎn)業(yè)政策支持也逐步加碼。

2012年以來,有關(guān)部委制定的規(guī)劃和專項政策陸續(xù)出臺,工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輪廓進(jìn)一步明晰:2012年3月至4月,科技部相繼發(fā)布《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》和《服務(wù)機(jī)器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》。“十二五”期間,我國將攻克一批智能化高端裝備,發(fā)展和培育一批高技術(shù)產(chǎn)值超過100億元的核心企業(yè);同時,將研發(fā)工業(yè)機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線、流程工業(yè)的核心工藝和成套裝備,重點培育發(fā)展服務(wù)機(jī)器人新興產(chǎn)業(yè),重點發(fā)展公共安全機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、仿生機(jī)器人平臺和模塊化核心部件等任務(wù)。2012年5月,工信部發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。

2012年7月,國務(wù)院發(fā)布《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出要大力推進(jìn)自動控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、關(guān)鍵零部件等裝置的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2013年12月30日,工業(yè)和信息化部正式下發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,明確,到2020年,形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系,培育3-5家具有國際競爭力的龍頭企業(yè)和8-10個配套產(chǎn)業(yè)集群;工業(yè)機(jī)器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國際競爭能力明顯增強(qiáng),高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上,機(jī)器人密度達(dá)到100以上,基本滿足國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要。

“國家層面不斷釋放利好消息,工業(yè)自動化、精密儀器、高端裝備制造等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)政策、稅收政策逐步落實,進(jìn)一步刺激了工業(yè)機(jī)器人的需求量。”賀在華對時代周報記者表示。

警惕產(chǎn)業(yè)化炒作

受政策利好影響,中國各地政府紛紛表示要支持發(fā)展機(jī)器人工業(yè)。

2013年6月,5家機(jī)器人重點企業(yè)攜手中科院重慶綠色智能研究院,與重慶兩江新區(qū)簽訂正式投資協(xié)議。根據(jù)重慶市委、市政府的目標(biāo),重慶兩江機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園到2015年,集聚30家以上企業(yè),形成4萬臺工業(yè)機(jī)器人整機(jī)及關(guān)鍵零部件、年產(chǎn)值200億元的生產(chǎn)能力;到2020年,集聚200家以上企業(yè),形成10萬臺工業(yè)機(jī)器人、100萬臺服務(wù)機(jī)器人、1000臺特種機(jī)器人的年產(chǎn)能,實現(xiàn)年產(chǎn)值500億元。

2013年底,浙江率先實施機(jī)器換人工程,計劃在未來5年,每年實施5000個機(jī)器換人項目,實現(xiàn)5000億元機(jī)器換人投資。

江蘇省則提出,到2017年,該省工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模要達(dá)到1000億元。

就在6月25日,廣東東莞出臺加快推動工業(yè)機(jī)器人發(fā)展意見,提出打造2-3個工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園和6-8個智能裝備產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),成為廣東省乃至中國具有競爭力和影響力的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地和智能制造示范城市。

“現(xiàn)在的狀況,我感覺對機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化炒作有點過熱,激情有余,理性不足。在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)等方面重復(fù)性投資現(xiàn)象嚴(yán)重。”畢樹生看到,有些地方政府劃地蓋樓,要建設(shè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園,但對于技術(shù)積累、研發(fā)能力、市場化的歷程沒有很好的估計。有些企業(yè)研發(fā)能力很弱,對機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化難度估計不足。“不像軟件或者IT行業(yè),機(jī)器人從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化需要較長時間的積累。機(jī)器人是一個門檻很高的行業(yè),大家應(yīng)該理性一點。不管是資金,還是研發(fā)隊伍,都應(yīng)該經(jīng)過仔細(xì)的論證。如果確保有足夠的能力,參與進(jìn)來肯定是好事。”

“我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)多由政策層面推動,企業(yè)的自主研發(fā)能力明顯不足,市場化、產(chǎn)業(yè)化的前景也相對不高,大量投資難免有跟風(fēng)嫌疑,有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)及時出臺明細(xì)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,避免機(jī)器人行業(yè)重蹈光伏業(yè)的覆轍。”賀在華說。

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