機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,其研發(fā)、制造和應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。“機器人革命”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,中國已成為全球最大的機器人市場。
國際機器人產(chǎn)業(yè)形勢
1.工業(yè)機器人成為制造業(yè)革命核心。全球面臨制造模式的巨大變革,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對于傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生顛覆式影響。國外發(fā)達國家紛紛謀劃、部署,力圖搶占新一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點。中國作為制造業(yè)第一大國,正面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn):勞動力結(jié)構(gòu)性短缺、人口紅利到期,高成本、低附加值,資源環(huán)境無以為繼,導(dǎo)致中國傳統(tǒng)的制造模式和發(fā)展模式已不可持續(xù),亟需轉(zhuǎn)型升級。用機器人武裝中國制造,是轉(zhuǎn)型升級的唯一出路。
2.服務(wù)機器人走進生活各個領(lǐng)域。服務(wù)機器人是當(dāng)今前沿高技術(shù)研究最活躍的領(lǐng)域之一。服務(wù)機器人是指除從事工業(yè)生產(chǎn)以外的一大類半自主或全自主工作的機器人。在日常生活和公共場所中,服務(wù)機器人正逐步成為更加貼近人類的工具,在應(yīng)對高齡化社會、解決勞動力下降、實現(xiàn)安心安全社會、創(chuàng)建便利和幸福的生活環(huán)境等諸多問題中發(fā)揮作用,走進人類生活的各個領(lǐng)域。尤其在醫(yī)療康復(fù)、養(yǎng)老、公共社會服務(wù)以及家用等方面,由于強烈的需求拉動,相關(guān)機器人產(chǎn)品一經(jīng)面世就會引起廣泛的社會關(guān)注。
預(yù)計未來幾年,全球服務(wù)機器人市場規(guī)模有望保持14%以上的復(fù)合增速,2014年至2017年間將有超過3000萬臺個人/家庭服務(wù)機器人將被銷售,13萬臺以上的專業(yè)服務(wù)機器人被安裝使用。2007年,比爾·蓋茨在《科學(xué)美國人》雜志上撰文《家家都有機器人》,預(yù)計機器人將像電腦一樣,走入千家萬戶。目前,餐飲機器人已開始服務(wù)于尋常餐館,清潔機器人已走進百姓家庭生活,由機器人組成服務(wù)團隊的酒店也已經(jīng)正式營業(yè),服務(wù)機器人正在改變?nèi)祟惿睢?/div>
3.機器人與新一代信息技術(shù)深度融合。依托以物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)云和工業(yè)大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術(shù),將機器人作為核心智能感知和作業(yè)單元,建立數(shù)字化智能無人工廠,實現(xiàn)與加工、裝配、物流、倉儲等生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)的泛在感知與無縫集成,正在悄然使制造業(yè)模式發(fā)生顛覆性變革。一方面,新一代信息技術(shù)的產(chǎn)生促進了整個工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度的提高;另一方面,通過產(chǎn)品信息化的融合,實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化轉(zhuǎn)型升級,從而大幅度提高產(chǎn)品的附加值和軟實力,形成產(chǎn)業(yè)級別的優(yōu)勢提高。
基于物聯(lián)網(wǎng)的機器人系統(tǒng)可以實時獲得現(xiàn)場的環(huán)境信息和機器人自身的運行狀態(tài),通過對機器人進行遠程監(jiān)控與故障診斷,可方便地實現(xiàn)對各機器人設(shè)備的異地監(jiān)控與維護,保障機器人的可靠性運行;云數(shù)據(jù)技術(shù)為機器人進行判斷和決策提供了充分條件,可以讓機器人在作決策時優(yōu)選方案;云計算技術(shù)可以幫助機器人相互學(xué)習(xí)和共享知識,突破單個機器自我學(xué)習(xí)的局限性。
4.機器人將帶來萬億產(chǎn)業(yè)盛宴。麥肯錫咨詢公司將機器人列入影響未來的12項顛覆性技術(shù)之一,并預(yù)測到2025年,先進機器人在制造業(yè)、醫(yī)療和服務(wù)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用可創(chuàng)造1.7萬億到4.5萬億美元的產(chǎn)值。其中,應(yīng)用于外骨骼機器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造6000億到2萬億美元的產(chǎn)值;在工業(yè)機器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造6000億到1.2萬億美元的產(chǎn)值;在外科手術(shù)機器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造2000億到6000億美元的產(chǎn)值;在家庭服務(wù)機器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造2000億到5000億美元的產(chǎn)值;在商用服務(wù)機器人領(lǐng)域,將創(chuàng)造1000億到2000億美元的產(chǎn)值。
機器人產(chǎn)業(yè)龐大的市場規(guī)模吸引全球資本巨鱷紛紛進入,谷歌目前已經(jīng)收購了9家機器人產(chǎn)業(yè)的公司,力求改變機器人產(chǎn)業(yè)的格局;日前,阿里巴巴、富士康在日本聯(lián)合宣布,將向日本軟銀(SoftBank)旗下的機器人公司SBRH分別戰(zhàn)略注資145億日元(約合7.32億元人民幣),力推人形機器人Pepper;三星、松下等公司也紛紛加速在服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)布局。
中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述。中國已經(jīng)成為全球最大的工業(yè)機器人市場。據(jù)國際機器人聯(lián)合會統(tǒng)計,2014年,全球工業(yè)機器人銷量約22.5萬臺,較2013年增加27%;中國銷售5.6萬臺,較2013年增加54%,約占全球市場份額25%,持續(xù)成為全球最大機器人市場,其中本土企業(yè)銷量為1.6萬臺。
中國政府提出“中國制造2025”規(guī)劃綱要,以新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合為主線,以智能制造為主攻方向,力求實現(xiàn)中國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。智能制造是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵所在,機器人是智能制造的核心。政策支持和“機器換人”產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢共同推動著中國機器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,向來是日、美、歐優(yōu)勢明顯的工業(yè)機器人領(lǐng)域,中國正在迎頭趕上,并取得令人振奮的成果。
中國機器人產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大,已經(jīng)形成了800余家從事機器人研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、工程應(yīng)用以及零部件配套的產(chǎn)業(yè)集群。在資本市場上形成了40余家具有機器人概念的上市公司,其中沈陽新松機器人自動化股份有限公司市值已超過600億元,在機器人行業(yè)僅位于abb、FUNAC之后,位列全球第三。全國各省市地區(qū)正在建設(shè)和籌建的機器人產(chǎn)業(yè)園近40家,中國機器人產(chǎn)業(yè)正面臨著一個新的發(fā)展高潮。機器人應(yīng)用則遍及汽車及零部件、工程機械、電子電器、泛半導(dǎo)體、塑料化工、醫(yī)藥食品等行業(yè),在一些低端制造和勞動密集行業(yè)機器人更具有潛在的廣闊應(yīng)用市場。
以新松機器人為例。新松機器人自動化股份有限公司是一家以機器人技術(shù)為核心,致力于數(shù)字化智能制造裝備的高科技上市企業(yè),已形成以自主核心技術(shù)、關(guān)鍵零部件、領(lǐng)先產(chǎn)品及行業(yè)系統(tǒng)解決方案為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈。新松機器人產(chǎn)品線包括工業(yè)機器人、移動機器人、潔凈機器人、特種機器人和服務(wù)機器人五大類70余種機器人產(chǎn)品,產(chǎn)品性能達到國際同類產(chǎn)品技術(shù)水平,移動機器人的核心競爭力國際領(lǐng)先,服務(wù)機器人即將形成公司新經(jīng)濟增長點。
機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響因素
1.國家戰(zhàn)略。國外發(fā)達國家紛紛謀劃、部署制造業(yè)全新發(fā)展戰(zhàn)略,美國提出“重新回歸制造業(yè)”,歐盟提出“新工業(yè)革命”等制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,中國政府出臺了“中國制造2025”、“強國戰(zhàn)略”等政策,都是希望通過快速發(fā)展人工智能、機器人和數(shù)字制造技術(shù),重構(gòu)制造業(yè)競爭格局,實現(xiàn)制造模式變革。
同時,服務(wù)機器人也正受到世界各國政府的高度重視。歐盟啟動全球最大的民用機器人研發(fā)“火花”計劃,預(yù)計到2020年將投入28億歐元研發(fā)民用機器人。韓國政府公布“服務(wù)型機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略”,計劃于2018年將韓國服務(wù)型機器人產(chǎn)業(yè)在全球市場規(guī)模擴大至200億美元,市場占有率提升至20%,成為全球第三大機器人強國。中國政府也制定了一系列政策大力發(fā)展服務(wù)機器人,包括:《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中明確將智能服務(wù)機器人技術(shù)作為重要發(fā)展方向之一,國家“863”計劃先進制造技術(shù)領(lǐng)域“十二五”發(fā)布了“服務(wù)機器人白皮書”,國家工信部發(fā)布了推進機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見2013年(511號文件)等。
2.市場需求。社會發(fā)展進步導(dǎo)致技術(shù)與產(chǎn)品的快速更新,產(chǎn)品生命周期越來越短,同時市場需求的個性化,對生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性要求不斷提升,智能機器人在信息化平臺支撐下,可以滿足小批量、多批次、定制化生產(chǎn)的需求。
推動機器人數(shù)量迅速增長的原因,正是基于全球世界工廠的實際需求。制造業(yè)企業(yè)普遍面臨勞動力短缺、用工成本上升的瓶頸,機器人本體成本和維護費用不斷下降,企業(yè)為使用機器人所需的配套改造投資和采用人工方式相比較,已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)某杀緝?yōu)勢。這是企業(yè)大批量使用機器人和改變制造模式的經(jīng)濟和市場因素。
3.技術(shù)發(fā)展。隨著機器人的應(yīng)用迅速普及,其引發(fā)的革命性效應(yīng)將席卷全球,機器人與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合,云計算、大數(shù)據(jù)的運用與發(fā)展,為機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著人工智能、機器人、傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,機器人已經(jīng)由傳統(tǒng)的在線示教工作模式向智能工作模式方向發(fā)展,視覺技術(shù)的進步使得機器人可以實現(xiàn)對作業(yè)對象的位置識別、姿態(tài)識別,甚至獲得作業(yè)對象的三維特征;力控制技術(shù)的發(fā)展使得機器人對作業(yè)對象有了更精準(zhǔn)的觸覺反饋,實現(xiàn)更精細的操作;人工智能的發(fā)展使得機器人可以在動態(tài)環(huán)境下具有更好的規(guī)劃與決策功能,并可以支持多個機器人協(xié)同作業(yè),完成特定任務(wù);人機交互技術(shù)的進步使得機器人和操作者之間能夠以語音等方式進行更自然交互;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得機器人成為智慧工廠的智能設(shè)備,將企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)礁鞣N遠程控制終端,并實現(xiàn)遠程故障診斷與設(shè)備維護。
隨著技術(shù)的提升,機器人的功能、性能及可靠性不斷增強,具備更高的柔性和智能,能夠完成復(fù)雜的工作和精細作業(yè),這是機器人在技術(shù)上能夠勝任大批量替代人的先決技術(shù)條件。機器人產(chǎn)業(yè)目前最為核心的,仍然是實現(xiàn)核心技術(shù)和核心零部件生產(chǎn)的突破。
機器人產(chǎn)業(yè)展望
以互聯(lián)網(wǎng)+機器人為核心的數(shù)字化智能無人工廠。數(shù)字化智能無人工廠是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機器人技術(shù)和信息化技術(shù)廣泛深入地應(yīng)用并融入到實際生產(chǎn)制造過程中。信息技術(shù)的應(yīng)用提升對機器人生產(chǎn)設(shè)備智能化及自動化的要求,數(shù)字化智能無人工廠就是用信息化技術(shù)去驅(qū)動商務(wù)生產(chǎn)管理流程,智能化的生產(chǎn)設(shè)備,先進自動化的生產(chǎn)流程,以實現(xiàn)從設(shè)計到成型產(chǎn)品的直接自動化生產(chǎn)制造。
以互聯(lián)網(wǎng)+機器人為核心的數(shù)字化智能無人工廠制造模式是真正意義上將機器人、互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)和智能設(shè)備在制造業(yè)的完美融合,涵蓋了對工廠制造的生產(chǎn)、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié),是智能制造的典型代表。不但解決了工廠、車間和生產(chǎn)線以及產(chǎn)品的設(shè)計到制造實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化過程,還代表著機器人制造生產(chǎn)未來的發(fā)展方向。
機器人與人類在工廠內(nèi)協(xié)同工作。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織將“人機協(xié)作”定義為,機器人與工人在一定的工作區(qū)域范圍內(nèi)為達成任務(wù)目標(biāo)而進行的直接合作行為,機器人從事精確度高、重復(fù)性強的工作,人在機器人的輔助下做更有創(chuàng)造性的工作。
協(xié)作型機器人具有敏感的力反饋特性,當(dāng)達到已設(shè)定的力時會立即停止,這樣在風(fēng)險評估后可以不需要安裝護欄。同時,由于體型比較小和功耗很低,在生產(chǎn)過程中機器人工作時幾乎是無聲的,能夠營造一個非常安全和舒適的工作環(huán)境,讓員工快速和機器人相處,協(xié)作工作。未來的工廠將會是人與機器和諧共處的狀態(tài),協(xié)作型機器人將小件裝配等自動化應(yīng)用帶入了一個全新時代,工人與機器人可以和諧共處,共同完成同一工作任務(wù)。
以消費者利益為驅(qū)動的個性化、定制化生產(chǎn)。由于信息與數(shù)據(jù)的自由流動和交換,以機器人制造商為中心的產(chǎn)銷格局,正在向以消費者為中心的新格局轉(zhuǎn)變。伴隨著“以客戶為導(dǎo)向、以需求為核心”真正成為企業(yè)的經(jīng)營策略,傳統(tǒng)的“標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品+大批量生產(chǎn)+大眾營銷”的產(chǎn)銷形態(tài),將逐步被以消費者驅(qū)動的商業(yè)模式,以及“多品種、小批量、柔性生產(chǎn)、快速迭代、粉絲經(jīng)濟”的全新模式所取代。機器人制造商需要真心傾聽消費者要什么、不要什么,通過大數(shù)據(jù)挖掘分析,工業(yè)云推理計算,實現(xiàn)快速改進機器人產(chǎn)品和服務(wù),不斷提高產(chǎn)品的附加值,提供消費者所需要的個性化、定制化的極致消費體驗。
中國機器人產(chǎn)業(yè)處于爆發(fā)前夜,一場機器人改變制造模式、生活模式的時代正向我們走來。
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