发达国家工业机器人发展模式比较研究

沈平

摘要：工业机器人是智能制造的重要组成部分。本文通过对美、日、德三国工业机器人产业发展模式的比较分析，找出了产业发展的关键要素。

关键词：工业机器人；发展模式；市场应用

在机器人的不同品类中，工业机器人的技术成熟度和应用领域是最广的，发达国家在工业机器人发展方面也积累了丰富的经验，值得我国借鉴。

1、美国的基础研究模式

美国是世界上第一台机器人的诞生地，基础研究实力雄厚，拥有众多机器人重点实验室和研究中心，在机构学、控制理论、计算机科学、人工智能等方面全球领先。60年代初，美国的一些企业与大学就已自发合作进行机器人研发工作。进入70年代后期，美国政府制定了机器人重点技术路线，集中进行航空、核工程、海洋等特殊领域的高级机器人开发，但市场化应用水平较低。80年代中后期开始，美国为了保持其制造业领先地位，开始把重心转到发展高新技术产业上，高度重视工业机器人的研发和推广，大大加快了机器人的市场化速度。进入新世纪，美国政府从战略上进一步将机器人产业作为美国第二次工业化的重要特征，先后提出了“先进制造业伙伴计划1.0”（AMP）、国家机器人计划（NRI）、《机器人技术路线图：从互联网到机器人》和“先进制造业伙伴计划2.0”，大力支持新一代机器人的研究，并采取提供补贴和免税优惠等政策加快创新、确保人才输送管道和改善商业环境，推动工业界发展和应用机器人。强力的政策推动、前期的技术积累和雄厚的资本实力，使美国企业在技术研发和新兴市场方面的多个领域表现突出，在机器人软件、系统集成、医疗及国防特种机器人等领域均处于领先地位，各种高智能、高难度的国防机器人、太空机器人已经开始投入实际应用。最近几年，美国的一些互联网公司也主动参与到智能化机器人的研发中来，在语音识别技术上，苹果、谷歌和微软等科技公司都在加紧布局；在图像识别领域，Facebook等公司的人像识别、图像分析技术已初露端倪。

2、日本的实用发展模式

与美国的基础研究发展模式不同，日本的机器人产业走的是实用性路线。六十年代后期，川崎重工业公司从美国Unimation公司引进先进的机器人技术，制造出第一台川崎机器人。七十年代，日本工业机器人制造领域不断进行嵌入式集成创新，取得了良好的效果，工业机器人产销量在十年间增长率达到了30.8%。八十年代，日本政府开始在各个领域广泛推广使用机器人，工业机器人产销数量和安装密度均居世界前列，其中，汽车和电子领域的应用比例甚至高达50%以上，这两类产业也成为推动日本国内机器人产业增速的重要引擎，也由此奠定了日本“机器人王国”的地位。九十年代后，由于日本传统制造业优势逐渐丧失，加之受到金融危机和日元贬值的影响，其本土机器人市场一度陷入低迷。进入21世纪，为在新一轮制造业竞争中取得优势，日本政府2004年启动了“新产业创造战略”，将机器人、信息家电等7个领域作为重点发展对象，制定了机器人技术长期发展战略；2014、2015年日本先后发布了《机器人新战略白皮书》、《机器人新战略》，重点推进对机器人产业发展影响重大的下一代技术研发，这有效促进了制造商国际竞争力的加强。目前，发那科、那智不二越、川崎等品牌在微电子技术、功率电子技术领域持续领先；发那科、安川电机等工业巨头在全球市场影响非凡，纳博特斯克和哈默纳科等配套提供商也在减速器等上游领域形成一定的控制与垄断。此外，随着中国等周边国家对机器人需求增长迅速，带动了日本机器人产业的整体复苏。根据国际机器人联合会的统计，2016 全年日本共计生产机器人15.3 万台，销售额达到 5，546 亿日元，其中，出口11.7 万台。

3、德国的技术推动模式

德国作为欧洲工业大国，始终重视制造业技术发展，并且专注于工业科技产品的创新和对复杂工业过程的管理，因而德国工业机器人产业岁起步较晚，但发展极为迅速。德国政府在工业机器人发展初期起到重要引领作用，20世纪70年代中后期，德国政府强制规定“改善劳动条件计划”，在某些有毒、有害的岗位施行机器换人的计划。近几年，德国联邦教研部与联邦经济能源部联手推行“工业4.0”战略，将物联网和信息技术引入制造业，打造智能化生产模式。在“工业4.0”中，智能制造是核心，智能工厂、智能生产和智能物流是三项基础内容，这些都缺少不了机器人的核心支撑。目前德国是欧洲最大的机器人市场，也是世界第五大机器人市场。2014年德国工业机器人密度为282台，是法国的两倍、英国的四倍。德国机器人产业发展的最大特点是由机器人制造商独立完成机器人应用系统的制造，具有完整的机器人产业生产链，并致力于提供智能制造的整体解决方案。德国工业机器人在人机交互、机器视觉、机器互联等领域处于领先水平，德国本土的库卡公司是世界工业机器人四大制造商之一，年产量超过1.8万台。目前，德国在焊接、搬运、洁净生产、喷涂、加工等领域广泛取代了传统的人工操作，工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。随着德国自动化生产进程逐步加快，预计其国内机器人与自动化设备的需求还将进一步提高。

4、结论

从上述国家发展机器人产业的经验可以看出一些共同点。首先，政府的政策推动在工业机器人发展中作用突出，尤其在发展的初期，强有力的产业扶持是不可或缺的；其次，在核心领域的产品和技术领先是取得竞争优势的主要来源。当然，不同国家技术基础和资本实力不尽相同，发展模式上各有侧重，但都需要与应用市场的需求相匹配，综合考量工业机器人的先进性和经济性。

参考文献：

[1]《2017年中国机器人产业发展报告》，中国电子学会，2017.8

[2]张红霞，国内外工业机器人发展现状与趋势研究「M」电子世界2013.12

[3]周芳，工业机器人对全球制造业的影響研究「D」2013

基金项目：本文受沈阳市科技计划软科学项目“以智能制造引领沈阳制造业转型升级研究”（F16-233-5-10）资助。endprint