導讀： 機器人在解決勞動力不足、提高各領域工作效率、改進各領域工作質量等方面發(fā)揮著越來越顯著的作用。隨著機器人的更加智能化，機器人對各個領域將產生顛覆性的影響。

 

　　伴隨著快速發(fā)展的數字化以及網絡技術、云計算技術的高級化，物與物通過網絡相連接的物聯(lián)網社會正在逐漸成為現(xiàn)實，機器人也將迎來巨大轉機。歐美各國意識到了這個巨大的變化，開始謀劃搶占新一輪工業(yè)革命的先機，掌控新一代機器人技術與市場的主導權。作為制造業(yè)大國和機器人大國，日本政府推出《機器人新戰(zhàn)略》，旨在使機器人技術在日本得到極大產業(yè)化。2015年，我國機器人市場正式進入啟動期。同時，2015年5月份國務院出臺的《中國制造2025》也將機器人產業(yè)列為重點發(fā)展領域。機器人在解決勞動力不足、提高各領域工作效率、改進各領域工作質量等方面發(fā)揮著越來越顯著的作用。隨著機器人的更加智能化，機器人對各個領域將產生顛覆性的影響。

 

　　發(fā)達國家為何紛紛將“機器人”上升為國家戰(zhàn)略？

 

　　英國知識產權局2014年的一份報告顯示，從2004年到2013年機器人專利以3倍的速度遞增，各國在過去的10年中發(fā)表了12萬個機器人技術專利。機器人技術專利最多的國家是日本，為31%，美國排在第二位，為19%，其次是德國（17%）、中國（10%）、韓國（9%）、法國（3%）、英國（2%）。

 

　　如果參照這份研究報告的話，除了我國之外，機器人六大強國依次為：日本、美國、德國、韓國、法國和英國。近三年來，這六個機器人強國陸續(xù)出臺與機器人有關的國家戰(zhàn)略，將機器人視為經濟增長的推動力。例如：2012年，韓國發(fā)布《機器人未來戰(zhàn)略2022》；2013年，美國發(fā)布《機器人發(fā)展路線圖》，德國發(fā)布《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》，法國發(fā)布《機器人行動計劃》；2014年，英國發(fā)布《機器人和自主系統(tǒng)戰(zhàn)略2020》；2015年，日本發(fā)布《機器人新戰(zhàn)略》。

 

　　這些舉措的背景之一是，伴隨著快速發(fā)展的數字化以及網絡技術、云計算技術的高級化，物與物通過網絡相連接的物聯(lián)網社會正在逐漸成為現(xiàn)實，機器人也將迎來巨大轉機。歐美各國意識到了這個巨大的變化，開始謀劃搶占新一輪工業(yè)革命的先機，掌控新一代機器人技術與市場的主導權。

 

 

　　“機器人大國”日本發(fā)布的《機器人新戰(zhàn)略》受到了世界各國的關注。伴隨德國工業(yè)4.0時代的到來，生產制造領域的工業(yè)機器人將不斷地升級為智能機器人。作為制造業(yè)大國和機器人大國，日本如坐針氈——如果不推出機器人國家戰(zhàn)略規(guī)劃的話，日本作為機器人大國的地位岌岌可危。2015年1月23日，日本政府公布了《機器人新戰(zhàn)略》，旨在使機器人技術在日本得到極大產業(yè)化。

 

　　1954年，美國人喬治·德沃爾首先提出了“工業(yè)機器人”的概念，并于1962年由美國Unimation和AMF公司實現(xiàn)批量生產進行銷售。雖然工業(yè)機器人并不是誕生在日本，但是日本卻將工業(yè)機器人發(fā)揚光大，并成為了當今世界最大的工業(yè)機器人王國。日本既是工業(yè)機器人的最大制造國也是最大消費國。

 

　　美國在上世紀60年代制造了現(xiàn)實中的機器人，1967年日本川崎重工引進美國技術，此后伴隨著日本汽車和電子制造業(yè)的崛起，工業(yè)機器人被大量引入汽車和電子制造業(yè)中。1980年代，德國才將工業(yè)機器人引入紡織業(yè)中。而上世紀80年代以來，日本機器人以制造業(yè)工廠應用為主，已然實現(xiàn)了迅速普及。尤其是，機器人在主要需求領域——汽車與電子制造產業(yè)中的安裝使用，帶動了生產效率的大幅提高。可以說，正是機器人應用，造就了20世紀80年代日本經濟的輝煌。

 

　　盡管日本依然保持“機器人大國”地位，但是，日本機器人的主要應用領域是制造業(yè)。在生產自動化過程中，基于生產的穩(wěn)定性與節(jié)約勞動力成本的考慮，日本大量使用了機器人。假設日本對機器人的著眼點依然停留在制造業(yè)的話，必將落后于“網絡化”“移動化”“智能化”的發(fā)展趨勢，機器人領域的領先優(yōu)勢也將逐漸消失，甚至被邊緣化。

 

　　所以，日本要大力推動《機器人新戰(zhàn)略》，用以實現(xiàn)三大目標。

 

　　世界機器人創(chuàng)新基地——鞏固機器人產業(yè)培育能力。增加產、學、官合作，增加用戶與廠商的對接機會，誘發(fā)創(chuàng)新，同時推進人才培養(yǎng)、下一代技術研發(fā)，開展國際標準化等工作。

 

　　世界第一的機器人應用國家。為了在制造、服務、醫(yī)療護理、基礎設施、自然災害應對、工程建設、農業(yè)等領域廣泛使用機器人，在戰(zhàn)略性推進機器人開發(fā)與應用的同時，打造應用機器人所需的環(huán)境。

 

　　邁向世界領先的機器人新時代。物聯(lián)網時代，數據的高級應用形成了數據驅動型社會。所以，所有物體都將通過網絡互聯(lián)，日常生活中將產生無數的大數據。進一步而言，數據本身也將是附加值的來源。因此，要隨著數據驅動型社會的到來，制定著眼于機器人新時代的戰(zhàn)略。

 

　　日本政府認為，為實現(xiàn)這三大目標，要推進機器人相互聯(lián)網、自律性存儲數據、數據應用等規(guī)則，并積極申請國際標準。同時，平臺安全以及標準化也是不可或缺的。日本政府計劃從2015到2020年的5年間，最大限度應用包括政府制度改革在內的多種政策，擴大機器人開發(fā)投資，推進1000億日元規(guī)模的機器人扶持項目，從而應對工業(yè)4.0，迎接第四次工業(yè)革命。屆時，機器人不再是簡單地替代人類勞動的概念，而是“與人之間形成互助互補的關系，與人一起創(chuàng)造高附加值的合作伙伴”。

 

　　日本為何熱衷于機器人？

 

　　孫正義1957年出生于日本，國際知名投資人，軟件銀行集團董事長兼總裁，被全球商界譽為日本的“比爾蓋茨+巴菲特”。1998年開始，孫正義投資阿里巴巴，成為阿里巴巴第一大股東。2014年9月16日，隨著阿里巴巴成功赴美國上市，馬云成為中國首富，孫正義則間接晉升為亞洲首富，財富凈值漲至166億美元。在日本經濟30年幾乎零增長局面之下，孫正義卻驚世駭俗地斷言：“（2050年）日本的經濟競爭力將能夠成為全球第一，日本將不再是‘日沉之國’，而將復活為‘日出之國’。”并表示，未來的投資重點方向將從“互聯(lián)網”轉向“機器人”。

 

　　孫正義提出了一個日本經濟復活方程式：“勞動生產率×就業(yè)人口＝競爭力”，提升生產率要靠智能制造，而解決勞動人口問題，則要靠機器人。

 

　　為此，孫正義提出了自己革命性的想法：大力發(fā)展機器人。他認為，日本2050年若能導入3000萬個可24小時工作（3倍于工人）的工業(yè)機器人，就相當于增加了9000萬制造業(yè)勞動人口，而支付給每臺機器人的“平均月薪”僅為1.7萬日元（約1000元人民幣）。這無疑將讓日本扭轉勞動人口方面的劣勢?；蛟S，日本經濟GDP真會在2050年成為全球第一？

 

　　當然，孫正義并不僅僅盯著“工業(yè)機器人”，而是更加看好服務機器人的應用市場。孫正義認為：“電子產品一代是為數字技術而生，很小的時候就知道該怎么做。我的孫女不到一歲時就知道如何打開iPad來查看照片。若很小的時候就讓他們與機器人交談，長大后與機器人一起生活也會覺得很自然。”

 

　　2015年2月，軟銀正式推出了備受外界矚目的機器人Pepper。而且孫正義對Pepper采取的是開源研發(fā)策略，促進Pepper的擴展應用，與蘋果創(chuàng)建“iPhone生態(tài)系統(tǒng)”異曲同工。

 

　　2015年6月，阿里巴巴集團宣布同富士康及日本軟銀旗下機器人控股子公司達成戰(zhàn)略合作，阿里及富士康分別向機器人公司注資145億日元，并分別持股20%，而該公司生產的Pepper情感機器人將啟動量產。互聯(lián)網巨頭的動態(tài)總是產業(yè)熱點的風向標，此番馬云投資機器人，也進一步刺激了市場對服務機器人的關注，不過服務機器人要從誘人的概念走向真實的市場需求，還有很長的路要走。業(yè)內將阿里投資機器人視為戰(zhàn)略布局，認為其以此為開端將進軍人工智能機器人產業(yè)。而馬云在公開場合也表示，機器人產業(yè)有望在醫(yī)療、公共服務、研究和智能家居等方面成為催化科技突破的關鍵領域。

 

　　馬云、富士康和日本軟銀之間的合作互補性非常強。阿里巴巴的云計算能力及大數據是服務機器人的關鍵技術，富士康具備制造業(yè)龍頭實力，而日本軟銀的Pepper機器人初期以日本作為目標市場，因為該地區(qū)老齡化特征決定了產品的需求性更強。

 

　　“機器人”是《中國制造2025》的10大重點領域之一

 

　　我國一些省市也在大規(guī)模搞“機器換人”。“機器換人”是以現(xiàn)代化、自動化的裝備提升傳統(tǒng)產業(yè)，推動技術紅利替代人口紅利。通過“機器換人”不僅能夠提高勞動生產率、解決用工難題，還能提升職業(yè)健康和安全生產水平，將成為工業(yè)企業(yè)轉型升級的必然選擇。因此，各地紛紛出臺“機器換人”行動計劃。2013年11月，浙江嘉興市發(fā)布《嘉興市2014年度“機器換人”專項行動方案》；2013年12月，浙江杭州市發(fā)布《關于開展“機器換人”工作三年行動計劃（2013～2015）》；2014年7月，佛山市順德區(qū)發(fā)布《關于推進“機器代人”計劃全面提升制造業(yè)競爭力實施辦法》；2014年8月，東莞市政府發(fā)布《東莞市推進企業(yè)“機器換人”行動計劃（2014～2016）》。通俗來講，“機器換人”就是在用工緊張和資源有限的情況下，通過提升機器的辦事效率，來提高企業(yè)的產出效益。
 

 

　　美國波士頓咨詢集團（BCG）發(fā)布報告稱，對于中國這個全球制造業(yè)出口大國，工業(yè)機器人將為其節(jié)省約18％的勞動力成本。過去20年，受益于廉價勞動力，中國經濟實現(xiàn)了快速發(fā)展，但現(xiàn)在正面臨著工資上漲帶來的挑戰(zhàn)。經歷長達18年的探索期，中國正在大踏步地跨入這個時刻。數據顯示，2013年中國市場共銷售工業(yè)機器人近3.7萬臺，約占全球銷量的五分之一，總銷量超過日本，成為全球第一大工業(yè)機器人市場。根據國際機器人聯(lián)盟（IFR）的預測，到2020年，這個體系產業(yè)銷售收入將達到3萬億元。

 

　　在美國和日本，機器人產業(yè)已經發(fā)展了數十年，而我國起步較晚，經歷了漫長的探索期之后，直到2015年才迎來重大發(fā)展轉機。

 

　　1996～1997年，發(fā)那科、安川電機等國際知名機器人企業(yè)開始進駐中國。經歷了十多年的引進、消化、吸收和創(chuàng)新摸索，直到2012～2013年，國家級政策才開始密集出臺，為市場啟動期做好了準備。2012年4月，科技部印發(fā)《服務機器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，要求把服務機器人產業(yè)培育成我國未來戰(zhàn)略性新興產業(yè)。專項規(guī)劃將重點圍繞“一個目標，三項突破，四大任務”進行部署：一個目標是指培育發(fā)展服務機器人新興產業(yè)，促進智能制造裝備技術發(fā)展；三項突破是指突破工藝技術、核心部件技術和通用集成平臺技術；四大任務是指重點發(fā)展公共安全機器人、醫(yī)療康復機器人、仿生機器人平臺和模塊化核心部件等。2012年5月，工信部出臺了《智能制造裝備產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，圍繞重大智能制造成套裝備研發(fā)以及智能制造技術的推廣應用，開發(fā)機器人感知系統(tǒng)、智能儀表等典型的智能測控裝置和部件并實現(xiàn)產業(yè)化。2013年2月，發(fā)改委、財政部、工信部聯(lián)合發(fā)布《關于組織實施2013年智能制造裝備發(fā)展專項的通知》，重點支持數字化車間、智能測控系統(tǒng)與裝置的研發(fā)應用、智能制造系統(tǒng)在典型領域的示范應用項目。2013年12月，工信部再度推出《關于推進工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展的指導意見》，計劃到2020年，形成較為完善的工業(yè)機器人產業(yè)體系，培育3～5家具有國際競爭力的龍頭企業(yè)和8～10個配套產業(yè)集群；工業(yè)機器人行業(yè)和企業(yè)的技術創(chuàng)新能力和國際競爭能力明顯增強，高端產品市場占有率提高到45%以上，機器人密度（每萬名員工使用機器人臺數）達到100以上，基本滿足國防建設、國民經濟和社會發(fā)展需求；提出未來國產機器人應用的重點領域為汽車及零部件、紡織、物流、國防軍工、制藥、半導體、食品等行業(yè)。

 

　　2014年6月，習近平總書記在中國科學院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上，提到機器人革命及他的思考，機器人再次受到了政府、產業(yè)界、學術界等各方關注。

 

　　2015年，我國機器人市場正式進入啟動期。同時，2015年5月份國務院出臺的《中國制造2025》也將機器人產業(yè)列為重點發(fā)展領域，并計劃到2025年將我國機器人產業(yè)培育成為具有國際競爭力的先導產業(yè)，建立完善的機器人產業(yè)體系，成為世界領先的機器人研發(fā)、制造及系統(tǒng)集成中心，下一代機器人研發(fā)與產業(yè)化實現(xiàn)明顯突破，具備自主知識產權的服務機器人實現(xiàn)批量規(guī)模生產，在人民生活社會服務和國防建設中普及應用。

 

　　工業(yè)4.0帶來機器人的進化

 

　　2009～2012年歐洲深陷債務危機，德國經濟卻一枝獨秀，依然堅挺。德國經濟增長的動力來自其基礎產業(yè)——制造業(yè)所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經濟增長動力，制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)增長不可或缺的因素，基于這一共識，德國政府傾力推動進一步的技術創(chuàng)新，其關鍵詞是“工業(yè)4.0”。

 

　　工業(yè)4.0的誕生背景。新一代信息通信技術的發(fā)展，催生了移動互聯(lián)網、大數據、云計算、工業(yè)可編程控制器等的創(chuàng)新和應用，推動了制造業(yè)生產方式和發(fā)展模式的深刻變革。在這一過程中，盡管德國擁有世界一流的機器設備和裝備制造業(yè)，尤其在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程領域更是處于領軍地位，但德國工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及其相對弱項也顯而易見。一方面，機械設備領域的全球競爭日趨激烈，不僅美國積極重振制造業(yè)，亞洲的機械設備制造商也正在奮起直追，威脅著德國制造商在全球市場的地位。另一方面，互聯(lián)網技術是德國工業(yè)的相對弱項。為了保持作為全球領先的裝備制造供應商以及在嵌入式系統(tǒng)領域的優(yōu)勢，面對新一輪技術革命的挑戰(zhàn)，德國推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，其目的就是充分發(fā)揮德國的制造業(yè)基礎及傳統(tǒng)優(yōu)勢，大力推動物聯(lián)網和服務互聯(lián)網技術在制造業(yè)領域的應用，形成信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS），以便在向未來制造業(yè)邁進的過程中先發(fā)制人，與美國爭奪新一輪工業(yè)革命的話語權。

 

　　實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是積極應對新一輪工業(yè)革命，爭奪國際競爭力和話語權的重要舉措。為此，德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略詳盡描繪了信息物理系統(tǒng)（CPS）概念。希望利用CPS系統(tǒng)，開創(chuàng)新的制造方式，通過傳感器物聯(lián)網緊密連接物理現(xiàn)實世界，將網絡空間的高級計算能力有效運用于現(xiàn)實世界中，從而實現(xiàn)“智能工廠”，使得在生產制造過程中，與設計、開發(fā)、生產有關的所有數據將通過傳感器采集并進行分析，形成可自律操作的智能生產系統(tǒng)。

 

　　從某種意義上說，“工業(yè)4.0”是德國希望改變信息技術不斷融入制造業(yè)所造成的支配地位。一旦制造業(yè)各個環(huán)節(jié)都被云計算接管，那么制造業(yè)還是制造業(yè)嗎？所以，“工業(yè)4.0”希望用“信息物理系統(tǒng)”升級“智能工廠”中的“生產設備”，使生產設備因信息物理系統(tǒng)而獲得智能，使工廠成為一個實現(xiàn)自律分散型系統(tǒng)的“智能工廠”。那時，云計算不過是制造業(yè)中的一個使用對象，不會成為掌控生產制造的中樞所在。

 

　　在德國，“工業(yè)4.0”概念被認為是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，旨在通過深度應用信息技術和網絡物理系統(tǒng)等技術手段，將制造業(yè)向智能化轉型。與美國的第三次工業(yè)革命說法不同，德國“工業(yè)4.0”認為，在制造業(yè)領域，將各種資源、信息、物品和人融合在一起，相互聯(lián)網的眾多CPS系統(tǒng)組成了“工業(yè)4.0”。CPS包括智能設備、數據存儲系統(tǒng)和生產制造業(yè)務流程管理，從生產原材料采購到產品出廠，整個生產制造和物流管理過程，都基于信息技術實現(xiàn)數字化、可視化的智能制造。

 

　　制造業(yè)內植入互聯(lián)網，是深度應用互聯(lián)網的無界限、全民化、信息化、傳播速度快等特性，創(chuàng)新制造模式、整合生產資源、提升生產效率，從而促進制造業(yè)的轉型升級。德國“工業(yè)4.0”是制造業(yè)互聯(lián)網化的一個體現(xiàn)。具體而言，就是在“智能工廠”以“智能生產”方式制造“智能產品”，整個過程貫穿以“網絡協(xié)同”。

 

　　“工業(yè)3.0”與“工業(yè)4.0”的差別。“工業(yè)4.0”時代的智能化，是在“工業(yè)3.0”時代的自動化技術和架構的基礎上，實現(xiàn)從集中式中央控制向分散式增強控制的生產模式的轉變，利用傳感器和互聯(lián)網讓生產設備互聯(lián)，從而形成一個可以柔性生產的、滿足個性化需求的大批量生產模式。

 

　　20世紀70年代后期，自動控制系統(tǒng)開始用于生產制造之中。此后，許多工廠都在不斷探索如何提高生產效率，如何提高生產質量以及生產的靈活性。一些工廠從機械制造的角度提出了機電一體化、管控一體化。機電一體化實現(xiàn)了流水線工藝，按順序操作，為大批量生產提供了技術保障，提高了生產效率；管控一體化基于中央控制能夠實現(xiàn)集中管理，一定程度上節(jié)約了生產制造的成本，提高了生產質量。但是，兩者都無法解決生產制造的靈活性問題。

 

　　如今，隨著信息技術、計算機和通信技術的飛躍發(fā)展，人們對產品需求的變化，使得靈活性進一步成為生產制造領域面臨的最大挑戰(zhàn)。具體而言，由于技術的迅猛發(fā)展，產品更新?lián)Q代頻繁，產品的生命周期越來越短。對于制造業(yè)工廠來說，既要考慮對產品更新?lián)Q代的快速響應能力，又要考慮因生命周期縮短而減少產品批量。隨之而來的，是成本提升和價格壓力問題。

 

　　“工業(yè)4.0”則讓生產靈活性的挑戰(zhàn)成為新的機遇，將現(xiàn)有的自動化技術通過與迅速發(fā)展的互聯(lián)網、物聯(lián)網等信息技術相融合來解決柔性化生產問題。“個性化”是有針對性的、量身定制的代名詞；“規(guī)?；?rdquo;意味著大批量、重復生產。“工業(yè)4.0”時代的智能制造就是讓“個性化”和“規(guī)模化”這兩個在工業(yè)生產中相互矛盾的概念相互融合的生產方式，通過互聯(lián)網技術手段讓供應鏈上的各個環(huán)節(jié)更加緊密聯(lián)系、高效協(xié)作，使得個性化產品能夠以高效率的批量化方式生產，即大規(guī)模定制生產。

 

　　通過比較，可以看出，大規(guī)模定制既保留了大規(guī)模生產的低成本和高速度，又具有定制生產的靈活性，將工業(yè)化和個性化比較完美地結合在了一起。大規(guī)模定制生產也是企業(yè)參與競爭的新方法，是制造業(yè)企業(yè)獲得成功的一種新的思維模式。大規(guī)模定制以顧客愿意支付的價位和能獲得一定利潤的成本，來高效率地進行產品定制，滿足顧客的個性化需要。

 

　　定制產品由于更接近互聯(lián)網時代的個性化需求，所以比標準化產品有更大的價值空間。此外，大規(guī)模定制生產通過互聯(lián)網，使供應商、制造商、經銷商以及顧客之間的關系更加緊密。借助互聯(lián)網和電子商務平臺進行大規(guī)模定制也可以實現(xiàn)消費者、經銷商和制造商等多方的“滿意”與“共贏”。

 

　　更好地滿足個性化需求，提高生產線的柔性是制造業(yè)長期追求的目標。而實現(xiàn)大規(guī)模定制，需要的是動態(tài)配置的生產方式。“工業(yè)4.0”報告中描述的動態(tài)配置的生產方式主要是指從事作業(yè)的機器人（工作站）能夠通過網絡實時訪問所有相關信息，并根據信息內容，自主切換生產方式以及更換生產材料，從而調整成為最匹配的生產作業(yè)模式。動態(tài)配置的生產方式能夠實現(xiàn)為每個客戶、每個產品提供不同的設計、零部件構成、產品訂單、生產計劃、生產制造、物流配送，杜絕整個鏈條中的浪費環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)生產方式不同，動態(tài)配置的生產方式在生產之前或者生產過程中，都能夠隨時變更最初的設計方案。

 

　　為此，“工業(yè)4.0”描繪的智能工廠中，固定的生產線概念消失了，采取了可以動態(tài)、有機地重新構成的模塊化生產方式。例如，生產模塊可以視為一個“信息物理系統(tǒng)（CPS）”，正在進行裝配的汽車能夠自動在生產模塊間穿梭，接受所需的裝配作業(yè)。其中，如果生產、零部件供給環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸，能夠及時調度其他車型的生產資源或者零部件，繼續(xù)進行生產。也就是為每個車型自動地選擇適合的生產模塊，進行動態(tài)的裝配作業(yè)。在這種動態(tài)配置的生產方式下，可以發(fā)揮出MES原本的綜合管理功能，能夠動態(tài)管理設計、裝配、測試整個生產流程，既保證了生產設備的運轉效率，又可以使生產種類實現(xiàn)多樣化。

 

　　“工業(yè)4.0”描述的智能制造。自動化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎上，通過物聯(lián)網傳感器采集海量生產數據，通過互聯(lián)網匯集到云計算數據中心，然后通過信息管理系統(tǒng)對大數據進行分析、挖掘，從而制定出正確的決策。這些決策附加給自動化設備的是“智能”，從而提高生產靈活性和資源利用率，增強顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關聯(lián)度，并提升工業(yè)生產的商業(yè)價值。

 

　　全球化分工使得各項生產要素加速流動，市場趨勢變化和產品個性化需求對工廠的生產響應時間和柔性化生產能力提出了更高的要求。“工業(yè)4.0”時代，生產智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合，從著手生產制造之前，就按照交貨期、生產數量、優(yōu)先級、工廠現(xiàn)有資源（人員、設備、物料）的有限生產能力，自動制訂出科學的生產計劃。從而提高生產效率，實現(xiàn)生產成本的大幅下降，同時實現(xiàn)產品多樣性、縮短新產品開發(fā)周期，從而最終實現(xiàn)工廠運營的全面優(yōu)化變革。

 

　　傳統(tǒng)制造業(yè)時代，材料、能源和信息是工廠生產的三個要素。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進行物質生產的歷史。材料、能源和信息領域的任何技術革命，必然導致生產方式的革命和生產力的飛躍發(fā)展。但是，隨著移動互聯(lián)網和云計算、大數據技術的發(fā)展，計算機到智能手機等移動終端的演進，越來越多功能強大的智能設備以無線方式實現(xiàn)了與互聯(lián)網或設備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網、服務互聯(lián)網和數據網，推動著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)（CPS）的方式相融合。也可以說，是這種技術進步使得制造業(yè)領域實現(xiàn)了資源、信息、物品、設備和人的互通互聯(lián)。

 

　　通過互通互聯(lián)，云計算、大數據這些新的互聯(lián)網技術和以前的自動化技術結合在一起，生產工序實現(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產設備和設備之間、工人與設備之間的合作，把整個工廠內部聯(lián)結起來，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應，能夠開展個性化的生產制造，可以調整產品的生產率，還可以調整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。

 

　　而機器人的價值，最開始就是在工業(yè)領域普及而受到全球認可的。尤其是在汽車與電子制造產業(yè)中，機器人的安裝使用，帶動了生產效率的大幅提高。新一代信息通信技術的發(fā)展，催生了移動互聯(lián)網、大數據、云計算、工業(yè)可編程控制器等的創(chuàng)新和應用，推動了制造業(yè)生產方式和發(fā)展模式的深刻變革。德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，旨在通過深度應用信息技術和網絡物理系統(tǒng)等技術手段，將制造業(yè)向智能化轉型。

 

　　生產制造領域的工業(yè)機器人也將成為智能制造的主力軍，因為，制造業(yè)是機器人的主要應用領域。在生產過程自動化，例如，汽車產業(yè)、電子制造產業(yè)的大規(guī)模量產技術中，大量使用各種機器人。

 

　　德國工業(yè)機器人的總數占世界第三位，僅次于日本和美國。機器人在德國制造業(yè)中的應用率相對較高，每四個就業(yè)崗位就有一個工業(yè)機器人。以往德國機器人產業(yè)化模式的主要特點在于分工合作，未來則是基于動態(tài)配置的生產方式，將具備一定智能的機器人個體，通過數據交互從而實現(xiàn)網絡協(xié)同。

 

　　案例1寶馬汽車：機器人“接管工廠”

 

　　機器人這一工業(yè)革命時代“標志性硬件”的普及，使工人得到了極大的解放。數據顯示，在德國，平均每1萬名工人就擁有273臺機器人。

 

　　德國汽車制造業(yè)生產設備的先進程度和智能程度遠遠超乎我們的想象。整個車間只有寥寥數名工人，一條條生產線旁，大量機器人有規(guī)律地忙碌著，恍如未來工廠。生產流程都被切分為許多非常細小的片段，每個片段都按照計算機程序的設定，嚴格遵循既定的順序加工，片段之間用高精度的自動化傳動機制聯(lián)系起來，實現(xiàn)了柔性化生產，縮短了生產周期。

 

　　據媒體報道，位于沈陽的寶馬鐵西工廠，機器人正在大規(guī)模進行接管。目前該工廠的車身車間就已經有642臺機器人，每個機器人有自己明確的工作職責，它們在不同的生產線上專業(yè)且吃苦耐勞地忙碌著。從樓上望下去，整個車間幾乎看不到工人。

 

　　據說德國制造業(yè)有一個根深蒂固的觀念，工人總是無法避免出錯，為此，他們想到把每個工序都分解成機器能執(zhí)行的細小任務，讓永不出錯的機器人來完成。也就是，未來工廠將完全由機器自己生產，而人的作用只是做程序設計，下達生產指令，維持生產線的高效可靠運轉。

 

　　案例2庫卡機器人：讓機器人生產機器人

 

　　在工業(yè)4.0之下，工業(yè)機器人將推動生產制造向靈活化和個性化方向轉型，高級靈活的全自動化生產要求機器人完全集成到生產流程中。這使德國最大的機器人公司——庫卡迎來了重要的發(fā)展機遇。庫卡是全球汽車工業(yè)中工業(yè)機器人領域龍頭之一，純工業(yè)機器人公司，目前的年產量超過1.5萬臺，至今已在全球安裝了超過15萬臺工業(yè)機器人。

 

　　庫卡公司在一定程度上，代表了德國機器人的最高水準，也是德國總理默克爾向外界推介的工業(yè)4.0案例。庫卡公司的產品是機器人，而本身的生產線上也都是機器人在執(zhí)行生產，所以就誕生了“由機器人生產機器人”的現(xiàn)象。庫卡工作人員曾經介紹說，庫卡生產的工業(yè)機器人，他們自己就是第一個客戶，憑借先進的機器人制造技術，庫卡已經實現(xiàn)了高度生產自動化，整個工廠隨處可見揮舞著的巨大手臂，卻少見人類存在。

 

　　“機器人+”時代，你的生活會有哪些翻天覆地的變化？

 

　　五大動力正在推動“機器人+”時代的提前到來。第一，人口紅利消失，勞動力越來越少，人力成本越來越高。工業(yè)、農業(yè)等領域都需要利用機器人改變依賴密集型廉價勞動力的生產模式。第二，老齡化社會到來，人類壽命越來越長，生活質量需求越來越高。醫(yī)療、生活、教育等領域都需要利用智能化機器人提供優(yōu)質服務，彌補老齡化服務領域所缺少的人力資源。第三，自然災害和局部戰(zhàn)爭頻繁發(fā)生，人類需要機器人代替人來執(zhí)行救災救護任務。第四，隨著電子商務和交通運輸的進步，人員流動、貨物流動越來越多，需要機器人來承擔代步或者代工的任務。第五，科技的進步，使人類不斷地“上天入海”，機器人為此充當了“前鋒”。

 

　　“互聯(lián)網+”之所以不是“+互聯(lián)網”，是因為不再將互聯(lián)網當作提升信息化或者促進實時交流的工具，而是通過互聯(lián)網對各行各業(yè)進行升級改造。在我國，機器人早已被應用于汽車、電子等制造業(yè)領域，大多從事一些簡單重復性工作。目前，同“互聯(lián)網+”一樣，把機器人只當作是一種生產工具的定義已經過時。

 

　　“互聯(lián)網+”是網絡虛擬技術（信息世界）對傳統(tǒng)產業(yè)的升級改造，“機器人+”是現(xiàn)實硬件技術（物理世界）對傳統(tǒng)產業(yè)的推動手段。只有將“機器+”將與“互聯(lián)網+”結合，形成“軟硬疊加”，才能引發(fā)新的產業(yè)變革，在各個方面促進提高勞動生產效率，提升產品或服務質量。

 

　　機器人可以人性化交互、移動式控制，還可以組件化成長，加載多種功能的組件?；谝陨先齻€特點，機器人一定是未來各個領域的核心中樞，具體內容下文將會涉及。

 

　　此外，機器人在另外一些應用領域的前景也值得關注，比如：海底管道安裝、檢修與維護機器人；海底石油管道泄漏搶險機器人；海底打撈與作業(yè)機器人；地震搜救與作業(yè)機器人；井噴救災機器人；核電維護、退役與救災機器人；消防救援機器人；外星探測與作業(yè)機器人；山地運載機器人；小區(qū)安保機器人；建筑作業(yè)機器人等。

 

　　2007年，比爾·蓋茨曾經在《環(huán)球科學》中撰寫一篇題為《機器人將徹底改變人類的生活方式》的文章，向世界預言：機器人將與30年前的個人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變人類的生活方式。

 

　　機械的使用放大并延伸了人的“體力”，計算機的使用提升了“腦力”，機器人的使用將進一步協(xié)助人類、代替人類、拓展人類的綜合能力——你的生活即將發(fā)生翻天覆地的變化！

 

　　“機器人+”能加什么？

 

　　如今，快速發(fā)展的物聯(lián)網技術可以讓機器人感知周邊環(huán)境；云計算技術可以讓機器人面對人類生活環(huán)境的多樣性，實現(xiàn)自我學習、協(xié)同工作；大數據技術能夠讓機器人進行智能決策，而人工智能的發(fā)展，終于讓機器人真正的智能起來了。

 

　　所以，隨著機器人越來越智能，機器人也將在各個領域發(fā)揮重大作用。

 

　　機器人+工業(yè)：智能工廠的主力軍。“招工難”已成為近年的普遍現(xiàn)象，特別是在勞動密集型企業(yè)表現(xiàn)尤為突出，北京、上海、深圳、廣州等一線城市勞動力市場頻現(xiàn)“用工荒”。而一個機器人則相當于三個人。因為，工人是8小時工作制，而機器人可以24小時不間斷工作。

 

　　另一方面，數據顯示，2000年以來，我國城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員平均工資始終保持每年10%以上的增長，2013年全國城鎮(zhèn)非私營單位就業(yè)人員年平均工資達到51474元，與2012年相比名義增長了10.1%。而機器人則不需要支付工資。如果按照購買價格除以使用年限來計算“工資”的話，相當于每月不到1000元的工資成本。

 

　　“機器換人”是以現(xiàn)代化、自動化的裝備提升傳統(tǒng)產業(yè)，推動技術紅利替代人口紅利。“機器換人”不僅能夠提高勞動生產率、解決用工難題，還能提升職業(yè)健康和安全生產水平，終將成為工業(yè)企業(yè)轉型升級的必然選擇。

 

　　機器人+農業(yè)：科學種田的好幫手。由機器人技術帶動的農業(yè)升級，正在為農民生活改善打開新空間。農業(yè)機器人除了可以從事種植、打農藥、收割等田地作業(yè)之外，還可以在畜牧養(yǎng)殖業(yè)、林業(yè)中發(fā)揮重要作用（比如奶牛的擠奶工作、糞便處理工作；林業(yè)中的植樹造林、伐木等工作）。

 

　　機器人+農業(yè)，將給農業(yè)帶來一場新的變革。機器人+農業(yè)模式主要以機器人技術為支撐，將信息技術進行綜合集成，集感知、傳輸、控制、作業(yè)為一體，將農業(yè)的標準化、規(guī)范化大大向前推進了一步，不僅節(jié)省了人力成本，也提高了品質控制能力，增強了自然風險抗擊能力。

 

　　機器人+農業(yè)，通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術將農作物與物聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。在美國，80%的大農場已普及農業(yè)物聯(lián)網技術，農場主通過高度自動化的大型農業(yè)機器人，3個人可完成1萬英畝的土地管理和玉米收割，效率遠遠超越人力。

 

　　機器人+醫(yī)療：不受心情左右的醫(yī)生。最近，美國有媒體報道，醫(yī)療機構是不是采用手術機器人做手術已經成為“是否是高檔醫(yī)院”的判斷標準之一。目前，美國前列腺摘除手術有80%應用手術機器人來實施。而市場份額最大的美國直覺外科手術公司（IntuitiveSurgical）的手術機器人“達芬奇”截至2014年6月已經在全球有3100多部的應用。

 

　　手術機器人市場實際上被美國直覺外科手術公司所壟斷。正因為是壟斷市場，所以“達芬奇”手術機器人的售價很高。一個四只手臂的“達芬奇”機器人需要1千萬元左右。除了機器人本身售價之外，專用的手術鉗每個也要2萬元，機器人每年的維護費用還需要一百多萬元。

 

　　在機器人+醫(yī)療時代，類似“達芬奇”的醫(yī)療外科手術機器人系統(tǒng)不斷發(fā)展，從理論和應用上也提出了許多有待進一步深入研究的問題，特別是適用于外科手術的機器人系統(tǒng)設計，系統(tǒng)集成和臨床應用研究。各國政府不僅希望醫(yī)療外科機器人系統(tǒng)的研究能為疾病的治療帶來方便，產生良好的社會效益，而且進一步希望醫(yī)療機器人系統(tǒng)的研究能形成一個新的經濟增長點，帶動機器人+醫(yī)療相關的產業(yè)發(fā)展，獲得良好的經濟效益。

 

　　機器人+教育：海量知識的講師。機器人+教育是指由機器人廠商專門開發(fā)的以激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生綜合能力為目標的機器人。

 

　　在教育過程中，引入機器人，不僅能夠打破課堂上單一枯燥乏味的教學現(xiàn)狀，更能豐富教學內容，拓展教學手段。法國Aldebaran公司的NAO機器人就是這樣一款教育機器人。它擁有著討人喜歡的外形，而且具備一定水平的人工智能，能夠與學生親切互動。機器人+教育，通常是有趣、有挑戰(zhàn)性和能激發(fā)想象力的。在教育過程中，機器人作為教與學的得力助手，正在創(chuàng)造著未來的教育方式。

 

　　機器人+生活：任勞任怨做家務。機器人已開始進入家庭和辦公室，用于代替人從事清掃、洗刷、守衛(wèi)、做飯、照料老人小孩、接待客人、接打電話、打印文件等工作。酒店售貨和餐廳服務機器人、炊事機器人和機器人保姆也已經陸續(xù)誕生了。

 

　　機器人+交通：永不相撞的汽車。智能交通技術的應用，已經顯著改變了交通的面貌。當無人駕駛時代到來之后，交通就會變得更加智能、精細。無人駕駛汽車都通過網絡調度，利用大數據精準分析，不再擁堵，永不相撞……所有這些變化，都有一個指向：機器人+交通，同時，無人駕駛汽車本身就是一個智能汽車機器人。

 

　　當前的汽車或許不再是一個“機械”，而是一個由傳感器、天線、接收器、顯示儀等眾多的電子零部件組成的“電子產品”。2010年6月日本政府推出了《新一代汽車戰(zhàn)略2010》，該戰(zhàn)略將汽車定位為“信息通信的一個終端”。此前，歐美將汽車定位為“蓄電池”。隨著互聯(lián)網，尤其是移動互聯(lián)網的發(fā)展，汽車開始與更多的外圍設備、外圍系統(tǒng)互動，傳遞信息、共享信息。通過與智能交通系統(tǒng)（ITS）聯(lián)網，可以實時獲取交通信息、道路以及加油站信息等；通過接收衛(wèi)星導航，實現(xiàn)豐富的定位信息服務；通過智能手機、平板電腦等外圍設備實現(xiàn)更加具有擴展性的應用。汽車已經從一個“電子產品”進一步變身為一個“網絡產品”。

 

　　未來，除了傳感器技術、軟件信息處理能力的提升等各種技術進步之外，深度學習等人工智能技術（圖像與語音識別，機械學習）的跨越式發(fā)展，也推動智能汽車自身能力進一步提升，使無人駕駛能為可能。也就是說，汽車的概念也將發(fā)生變化——汽車將從單體行駛向自主學習、網絡調度的智能汽車機器人發(fā)展。

 

　　機器人+物流：從分揀、搬運到送貨。未來物流業(yè)的發(fā)展同樣離不開機器人技術的支持，機器人技術在物流作業(yè)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，將成為引領現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展趨勢的重要因素。

 

　　美國電子商務巨頭Amazon公司的龐大物流配送中心有幾萬名員工工作，每天處理著來來往往的訂單。2012年，Amazon以7.75億美元收購了面向物流行業(yè)的機器人制造廠商KivaSystems公司。這表明Amazon正非常認真地思考機器人+物流帶來的競爭力與優(yōu)越性。

 

　　機器人+海洋：深海作業(yè)的永動機。海洋科考離不開高科技的支撐，也離不開尖端裝備的支持——水下機器人應運而生，它能夠使人們以更多的創(chuàng)新方式去探索海洋世界，成本低而效率高。專業(yè)資料顯示，水下機器人有一個龐大的“家族”，其中載人潛水器（HOV）、纜潛水器（ROV）、無人自治潛水器（AUV）和自治遙控潛水器（ARV）是目前四類最重要的潛水器。

 

　　當然，深海探險只是一個方面。在未來，水下機器人會有更廣闊的空間。

 

　　機器人+航天：宇航員的新同事?？臻g機器人正是當前各個國家競相創(chuàng)新的新領域機器人之一，它匯集機械學、電子學、力學、通信、自動控制、信息科學、人工智能和計算機等多門學科為一體，是應用在宇宙空間中的一類特殊服務機器人。

 

　　2011年2月25日，美國“發(fā)現(xiàn)”號航天飛機把世界上第一臺R2（“機器宇航員2號”，Robonaut2）運送到國際空間站，主要用于維護空間站內實驗室并完成一系列測試，為今后更為先進的太空機器人承擔更為繁重的任務來鋪路。R2走進國際空間站，標志著太空機器人由此進入了智能太空機器人的新時代。

 

　　可以說，機器人+航天為人類展現(xiàn)了利用太空的無限美好前景。在未來的空間活動中，將有大量的空間加工、空間生產、空間裝配、空間科學實驗和空間維修等工作要做，空間機器人也將發(fā)揮更大的作用。

 

　　機器人+救災：永不停歇的隊員。地震、火災、礦難等災難發(fā)生后，在廢墟中搜尋幸存者，并盡快救出被困者是救援人員面臨的緊迫任務。尤其是超過48小時后被困在廢墟中的幸存者存活的概率變得越來越低。因此，如何在黃金救援時間內，盡可能搜救更多的被困者，成為了救災工作的重點和難點。但是，往往由于災難現(xiàn)場情況復雜，在救援人員自身安全得不到保證的情況下是很難進入現(xiàn)場開展救援工作。同時，廢墟中形成的狹小空間使搜救人員甚至搜救犬難以進入。

 

　　歐洲極為重視災難搜救機器人的研究工作。比較著名的一個項目就是伊卡洛斯（ICARUS）項目。ICARUS項目于2012年2月啟動，由歐盟第七科技框架計劃（FP7）資助1.75千萬歐元，旨在研發(fā)發(fā)生自然災害后的搜集機器人。海地大地震（2010年）、日本東部大地震（2011年）等重大自然災害發(fā)生時，對受災群體的探索和救助往往是最緊迫的事情。而實驗室研發(fā)的機器人技術往往卻派不上用場。為此，ICARUS項目才將可用于自然災害現(xiàn)場的救災機器人開發(fā)視為重點。據了解，歐洲24個國家參與到了這個項目之中，計劃用時4年進行研發(fā)與測試。

 

　　機器人+軍事：服從命令聽從指揮。美國軍用機器人開發(fā)與應用涵蓋陸、海、空、天等各兵種，是世界唯一具有綜合開發(fā)、試驗和實戰(zhàn)應用能力的國家。美國國防部現(xiàn)正在部署研制智能機器人的集成作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）的計劃，用于提升海陸空軍事系統(tǒng)實力，包括四大類機器人：用于監(jiān)視、勘察導彈的無人駕駛飛行器（UAV）；用于深入士兵無法進入的危險領域獲取信息的小型無人地面車輛（UGV）；在戰(zhàn)斗中負責補充作戰(zhàn)物資的多功能后勤保障機器人（MULE）；運輸功能強大的武裝平臺和運輸復雜的偵查設備的武裝機器人戰(zhàn)車（ARV）。

 

　　軍用機器人在美國受到空前的重視和大規(guī)模應用。美國的軍用機器人已經深度參與伊拉克和阿富汗的維和活動之中，有超過25000個機器人部署在地面或空中系統(tǒng)。同時，數據顯示，美國有超過50%以上的飛行員介入空軍無人駕駛系統(tǒng)而不是成為傳統(tǒng)的飛行員。