国产工业机器人步入快速“生长期”

2014-03-20晓雷

中国设备工程 2014年11期

文/晓雷

国产工业机器人步入快速“生长期”

文/晓雷

基于人工成本的不断增长，制造业“机器换人”为大势所趋，国内机器人产业正在崛起。虽然我国对于工业机器人的应用和研发起步较晚，但经历40多年的不断发展，一些企业在机器人的核心零部件上取得了突破性进展。

以“变形金刚”和“终结者”为代表的形形色色、酷炫超能的机器人，在电影中诱发了人们对于高科技的无穷幻想；而工业机器人，则在现实世界，逐渐展示出他们在现代工业中多才多艺、几乎无所不能的超卓魅力。从中国制造到中国“智”造，作为“制造业皇冠顶端的明珠”——工业机器人正在为加快我国制造业转型，奋战在现代工业的各个领域，担负起越来越多以往普通工人和设备难以完成的重任。

我国工业机器人虽然起步较晚、且诸多核心技术受制于人，但在其所展示出的绚烂夺目的光环辉映下，以及对于其未来可期的美好前景的展望中，国内正逐步加大工业机器人的应用和研发力度，正演绎着一场由工业机器人引发的制造业“机器换人”和工业机器人产业“抢滩”热的变革。

大浪淘沙，面对工业发达国家的残酷竞争，或许不久之后，今天涌现出的很多机器人企业或者产业园区会黯然离场，但人们更期待那些通过自主研发、拥有自有知识产权的优秀企业的脱颖而出，也更加坚信我国工业机器人产业终将走向成熟。在未来由工业机器人掀起新的工业浪潮中，即使我国制造业的人工成本优势可能会被进一步压缩，但国产工业机器人必将再建一个新的优势出来，让转型后的中国“智”造在世界舞台展现辉煌。

2014年9月28日，安徽省工业机器人产需对接会在芜湖市鸠江区举行，该省经信委与芜湖市人民政府签订了共建机器人产业园战略合作协议。9月29日，芜湖市鸠江区的工业机器人产业园里，数十个形态各异的机器人在工作人员指挥下，有条不紊地“秀”起了绝活，焊接、打磨和喷涂等任务完成得无懈可击。据了解，这批由以“智”造自动化装备，解放人类生产力为使命的埃夫特公司所打造的机器人，将于10月中旬前往浙江、广东等地，开启他们的制造生涯。

近年来，安徽省为促进工业结构调整和转型升级，大力推动工业机器人生产、应用。去年10月，安徽省战略性新兴产业区域集聚发展试点实施方案获批，芜湖成为我国唯一的机器人产业集聚试点龙头。去年12月28日，芜湖市规划占地5000亩，总投资26.3亿元的机器人产业园开工，规划建设包含机器人本体及核心零部件研发制造、机器人系统及成套装备集成应用、前端技术研究院研发创新、机器人主题公园、机器人产业创意基地和配套商业在内的六大重点功能区域，标志着芜湖市机器人产业集聚态势初步形成。今年4月，《芜湖市机器人产业集聚发展若干政策（试行）》出台，设立专项资金，制定扶持政策，用以支持战略性新兴产业集聚发展，建设具有国际竞争力的机器人产业集聚区。7月，芜湖与哈尔滨工业大学联合共建的机器人产业技术研究院正式运营，专门研究面向行业应用的机器人系统设计、制造、应用等关键性技术，全力打造世界级机器人技术研究基地；9月，由芜湖海格斯智能有限公司和上海交通大学历时3年共同研发的智能巡检机器人产品正式发布，广泛应用于变电站、大型机房、石油化工生产线等需要实时、远程监控技术的相关领域，具备同行业领先水平。

可以说，自去年以来，机器人产业集聚试点获批及相关政策出台；埃夫特智能装备、陀曼精密机械、欧凯罗博特机器人、哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院等现代机器人生产企业和研发机构的纷纷入驻；埃夫特、巨一、雄鹰、瑞祥、恒毅等国内具有较强影响力的工业机器人生产企业的崭露头角；以及江汽、奇瑞、合力叉车等大型企业对工业机器人应用需求的持续增加，无一不彰显出安徽工业机器人产业正行驶在高速发展的轨道上。

工业机器人：制造业皇冠顶端的明珠

很多人心目中对于机器人的最初印象，源自于电影，无论是“变形金刚”还是“终结者”，酷似人类的超炫外形，上天入地、无所不能的超强能力，诱发了人们对高科技的无穷幻想。而在实际生活中，除了偶尔能看到的仿人机器人外，真正在制造业中工作着的机器人都与人的外表相去甚远，工业机器人中的“人”字，更多体现在其类人化的高度智能及感知、学习、规划、动作、交互等功能上。

工业机器人的概念，最早出现在1954年，由美国人戴沃尔提出，即现代所谓的示教再现机器人。首台工业机器人于1959年在美国诞生。

上世纪60年代初，工业机器人首次实际应用于工业生产；至1969年，通用汽车公司由21台工业机器人组成的轿车车身自动焊接生产线的启用，引爆了各工业发达国家研制和应用工业机器人的热情。

我国工业机器人起步于上世纪70年代初，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。

自上世纪90年代初期，我国工业机器人开始了实践上的飞跃，在移动、装配、喷漆、切割、点焊、弧焊、洁净机器人领域取得了长足的进步。实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。但和国际同行相比，虽然有一些关键技术已达到或接近世界水平，但差距仍然较为明显，很多的核心技术尚未掌握。特别从市场占有率来说，暂时无法相提并论。

现代工业机器人（ISO定义）是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。可接受人类指挥，可按预定程序运行，还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

现代工业机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”，展现了一个国家科技创新和高端制造业的水平。他们是任劳任怨的“操作工”，具有精确、稳定、可编程、拟人化及自适应性等特点。无论是细小到肉眼难辨的精细操作、力逾万钧的重型加工、繁琐到眼花缭乱的装配工序，还是严苛到人类无法生存的工作环境，他们都能轻松应对。其应用也越来越广泛，从普通汽车制造中的焊接、喷涂、装配，到卫星制造、维修及外太空的探索，工业机器人的身影正逐渐活跃于现代工业的各个领域，担负起越来越多以往普通工人和设备难以完成的重任。

我国制造业“机器换人”：大势所趋

工业机器人能替代越来越昂贵的劳动力，同时能提升工作效率和产品品质，降低废品率和产品成本，机器人具有执行各种任务，特别是高危任务的能力，平均故障间隔期达60000小时以上，比传统的自动化工艺更加先进。在发达国家中工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。

全球工业机器人的应用领域正在急速扩张。在国外，汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线以保证产品质量和生产高效率。典型的成套装备有：大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子电器等机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人发动机、变速箱装配自动化系统技术成套装备以及板材激光拼焊成套装备等。这些工业机器人自动化成套装备的使用, 将大大推动其行业的快速发展，提升该行业的制造技术水平。其中汽车与汽车零部件制造业为最主要的应用领域，2012年美洲地区这两个行业对工业机器人的需求占总份额的61%。

在我国，工业机器人大规模应用的时机已逐渐成熟。汽车行业的需求量持续增长，食品行业、医药行业、电子行业的需求量快速增加。作为国内大型工程机械生产厂家和推土机行业龙头企业的山推工程机械股份有限公司，在自动化焊接设备的应用上应该说走到了国内同行的前列，早在上世纪90年代中期就开始应用焊接机器人和自动化焊接专机。

随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，大大刺激了制造业对机器人的需求。在我国廉价劳动力优势逐渐消失的背景下，“机器换人”已是大势所趋。近年来工业机器人已可以从汽车，航空等行业走向更多工业生产领域，获得大上快进的“大跃进”式发展。他们可以承接生产线精密零件的组装任务，替代人工在喷涂、焊接、装配等不良工作环境中工作，与数控超精密铁床等工作母机结合模具加工生产，提高生产效率，替代部分非技术工人。工业机器人市场的大幕已经拉开，世界机器人市场的需求即将进人喷发期。业界对于未来5～10年中国市场的爆发普遍持乐观态度。

目前世界制造业工业机器人平均密度为每万名雇员55台，而中国工业机器人的使用密度仅为每万人21台，远低于发达国家。中国仍是世界上工业自动化相对比较落后的国家，随着工业自动化进程的推进，未来工业机器人市场还有很大的增长空间。

中国工程院院士、浙江大学机械工程学系主任谭建荣认为，“机器换人”不是把人全换掉，而是人和机器的合理分工，做到人机和谐。

群雄竞逐：机器人产业风声水起

现代工业机器人技术的蓬勃发展及更先进、更智能生产方式的普及，使小企业低效率、低精度的落后手工生产方式逐步发生改变，使大企业生产流程的稳定性、灵活性和高效性得以相应提升，促使庞大的高新技术产业群开始慢慢成型。中国制造业正经历一场缓慢却深刻的变革——大量使用工业机器人。

我国工业开始由中国制造向中国“智”造转变，机器人等智能装备技术正在成为企业实现产业转型升级的当务之急。《智能制造装备产业“十二五”发展规划》中提出，到2015年，传感器、自动控制系统、工业机器人、伺服和执行部件为代表的智能装置实现突破并达到国际先进水平，重大成套装备及生产线系统集成水平大幅度提升。到2020年，建立完善的智能制造装备产业体系，产业销售收入超过30000亿元。

据国际机器人联合会统计数据显示，我国机器人过去几年市场年均增长率超过40%。2013年中国机器人市场增长率超过60%，中国市场共销售工业机器人近37000台，预计今年新增7万台，保有量达到20万台，未来几年，中国汽车行业、家电行业、3C通讯行业、电力行业、金融行业、烟草行业、医药行业、能源行业、航空航天、交通行业、化工行业、工程机械、教育实训、印刷行业、激光加工、食品、橡塑、金属加工业需求总体上会达到400万台工业机器人，爆发性增长可期。工业机器人产业的前景毋庸置疑。

有数据显示，2014年我国工业机器人行业呈现快速增长的态势，目前仅广东省，机器人企业数量就达到2000多家。其中专注于涂装机器人的东莞丰裕电机营业额超过10亿元、致力于自动化整体解决方案的广东拓斯达科技年营业额近4亿元、安川机器人华南地区总代理拓野机器人营业额今年预计突破1亿元。如按每家企业平均5000万元的营业额推算，广东省机器人市场规模超过1000亿元。

由于国家政策上的支持——2013年年底工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》，以及巨大的市场空间吸引，促使国内外机器人巨头“抢滩”中国，掀起了一场“造园”运动。据统计，目前我国机器人产业规模达到3000亿元，已建和在建的工业机器人产业园超过40家。根据各地方政府新推出的《机器人三年行动计划》，预计2016年全国机器人产业园将达100～150个。

河南洛阳、郑州、太原、江苏常州、南京、张家港、昆山、徐州、辽宁沈阳、沈抚新城、重庆、天津、上海、湖北武汉、襄阳、安徽芜湖、河北唐山、山东青岛、潍坊、哈尔滨、湖南郴州、长沙、浏阳、广东广州、深圳、东莞、佛山、中山、珠海、惠州、广西柳州、浙江杭州、丽水、四川成都、江西九江、山西晋城、陕西西安等地规划产能超过1.5万亿。未来几年，我国各地机器人产业园项目按50%的达产率计算，即年产值按7500亿元计算，将可带动大约3倍左右软件集成、周边配套设备、系统工程等系统集成市场，机器人产业集群的年产值将达到3万亿元。

“抢滩”热背后的冷思考：”脑部”研发不足

我国不仅已经成为世界上最大的机器人市场，也是成长最快的市场。这无疑成为促进我国工业机器人产业发展的重要助力。一个正在快速发展的、供需两旺的新兴市场，决定了“抢滩”热的必然来临。未来制造业对机器人的需求是肯定的，工业机器人产业高速发展是必然的，工业机器人产业“抢滩”热是不可避免的，面对国内蓬勃发展的机器人制造产业，专家学者众说纷纭，既有对其盲目发展的忧虑，也有对其不甘人后、急起直追的欣喜。

国内工业机器人产业方兴未艾，各种机器人展会也开得轰轰烈烈，然而到底有多少国内企业真正做到了自主研发并在销售市场占据一席之地呢？据统计，在我国市场销售居前的机器人公司包括：ABB机器人；发那科（FANUC）；安川电机；库卡机器人（KUKA）；史陶比尔；那智不二越；川崎机器人；爱普生；富士通；车乐美及中国新松机器人等。无庸讳言，我国工业机器人市场已经由具有强大研发基础的国际机器人制造公司“瓜分”。相对于发达国家，我国机器人产业基础薄弱、科研水平落后是不争的事实，目前国内工业机器人制造行业有86%集中在下游的集成应用，做“脑部”研发设计的不足9%。

国内工业机器人产业风起云涌的背后，难免暗潮汹涌。面对激烈的竞争，不能把握市场的必将被淘汰，相当数量企业和园区终会消失。如何发展我国自己的工业机器人产业？在高速发展已成必然趋势的大背景下，差异化、品牌化、专业化、特色化、创意化的发展方向也得到了很多专家的认同。作为国内领先的机器人制造企业新松机器人自动化股份有限公司的掌舵人，曲道奎不断提醒企业要意识到该行业的残酷性。他呼吁，在机器人这个高端产业里中国要避免处于产业链低端位置。

机器人在智能制造中是很重要的一项产品，将来中国有大量的企业需要有这样的自动化的产品，以及自动化集成的公司，来增强中国制造的竞争力。面对企业对机器人的迫切需求，国内机器人产业的发展现状显然还无法满足市场。

作为中国工业自动化领域的重要科研及应用基地，珠三角汇集了众多国内机器人上游核心配件领域的制造厂商，但受制于国内整体技术水平的限制，目前在技术难度最高、附加值最大的两个产品伺服系统和减速机上，仍处于发展初期阶段，与欧美及日系厂商相比，无论在产品性能、应用范围和客户名牌认知方面，仍有较大差距。

目前国内机器人企业能做的主要包括核心零部件、本体制造及系统集成。诚然，短期内在机器人核心技术领域，国内企业还有较长的路要走。但业内人士普遍认为：系统集成是推动机器人推广应用的关键环节，包括东莞在内的我国机器人企业，可在系统集成这个环节上寻求突破。如博实、李群自动化、雷柏科技等公司，均是通过开发专注于某一行业或应用领域的工业机器人解决方案，把工业机器人系统集成能力做深做强的。

从目前来看，国内已有一定数量的机器人公司已经在做机器人的集成和开发。对于各种应用的二次开发，包括机器人集成公司和生产线公司，具有我国特色产业链的需求将进一步形成。另外，我国的基础制造业，显然仍有大批的客户需要使用机器人，也就是说，我国机器人产业上下游的整合有很大的市场潜力。

前景可期：国产工业机器人研发取得突破性进展

基于人工成本的不断增长，工业机器人的应用或将成为最好替代方式。面对巨大的市场，起步虽晚，总有人能力争上游。以东莞为例，据东莞机器人产业协会会长、固高自动化技术有限公司技术总监蒋仕龙介绍，东莞机器人产业链已经初步形成，经过几年的不断研发，一些企业在机器人的核心零部件上取得了突破性进展，例如盈动高科在传感器领域上取得跃进性发展，固高科技在技术含量最高的6轴控制系统上有所突破，预计未来3～5年，珠三角地区机器人零部件产业中，伺服系统和控制器将脱颖而出，预计年增速将超过50%。有的企业在一些行业的系统集成上也有了长足发展，例如李群自动化研发的应用在3C和食品饮料行业的机器人。