談到機(jī)器人,公眾首先想到的往往是類(lèi)似變形金剛那樣的人形機(jī)器,但實(shí)際上,絕大多數(shù)機(jī)器人都不是人形的。凡是工作流程可以被概括為“感知-決策-執(zhí)行”三個(gè)步驟的機(jī)器設(shè)備,都可以被歸為機(jī)器人的范疇。工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化程度越來(lái)越高,功能也越發(fā)強(qiáng)大,正朝著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展。
工業(yè)機(jī)器人是一種典型的實(shí)踐性技術(shù),應(yīng)用是技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力。目前,我國(guó)已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有國(guó)際先進(jìn)水平的平面關(guān)節(jié)型裝、點(diǎn)、搬運(yùn)、碼垛機(jī)器人等系列產(chǎn)品,不少品種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。但在基礎(chǔ)零部件制造方面還有一定的差距,特別是高性能交流伺服電機(jī)和精密減速器方面的差距尤其明顯,造成關(guān)鍵零部件長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面,影響了國(guó)內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
巨大的市場(chǎng)需求和復(fù)雜的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境給我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在政策扶持和市場(chǎng)需求強(qiáng)勁的大背景下,如果能在發(fā)展中解決存在的問(wèn)題,“中國(guó)制造”的機(jī)器人將走得更快、更遠(yuǎn)。
業(yè)內(nèi)通常將工業(yè)機(jī)器人分為日系和歐系。日系的主要代表有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司;歐系主要有德國(guó)KUKA、CLOOS,瑞典ABB,意大利COMAU,奧地利IGM公司等。廉價(jià)的人工勞動(dòng)力,一直是我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的一個(gè)重要支柱,一旦機(jī)器人技術(shù)普及,這種經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)必然面臨一次巨大的轉(zhuǎn)變。
劉易斯拐點(diǎn)即將到來(lái)
歐洲、美國(guó)、日本的生產(chǎn)線自動(dòng)化比中國(guó)超前很多,日本每一萬(wàn)個(gè)工人中有400個(gè)是工業(yè)機(jī)器人,歐盟每一萬(wàn)個(gè)中有250個(gè),而中國(guó)只有20個(gè),中國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用前景巨大。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,2014年將成為工業(yè)機(jī)器人大規(guī)模應(yīng)用的拐點(diǎn)。這與中國(guó)即將經(jīng)歷的“劉易斯拐點(diǎn)”相關(guān),即勞動(dòng)力過(guò)剩向短缺的轉(zhuǎn)折點(diǎn),隨著農(nóng)村富余勞動(dòng)力向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的逐步轉(zhuǎn)移,農(nóng)村富余勞動(dòng)力逐漸減少,最終枯竭。
很多專(zhuān)家預(yù)測(cè),中國(guó)在2014年前后會(huì)進(jìn)入劉易斯拐點(diǎn),其中的顯著影響是,人口紅利的消失會(huì)使自動(dòng)化水平大幅提高,機(jī)械的需求會(huì)在今后幾年大規(guī)模增長(zhǎng)。
隨著沿海地區(qū)勞動(dòng)力成本不斷攀升,使加工制造企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本不斷增加,招工難問(wèn)題在沿海地區(qū)顯現(xiàn)。
工業(yè)機(jī)器人也成為富士康科技集團(tuán)董事長(zhǎng)郭臺(tái)銘看好的下一個(gè)產(chǎn)業(yè)。2011年,郭臺(tái)銘曾表示,未來(lái)將用30萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人代替100萬(wàn)名工人,用來(lái)取代生產(chǎn)線上具有單調(diào)、重復(fù)性高、危險(xiǎn)性強(qiáng)等特性的工作。富士康研發(fā)出的首批機(jī)器人從2010年起已在山西晉城園區(qū)投產(chǎn),2011年該園區(qū)的機(jī)器人產(chǎn)能將達(dá)到一萬(wàn)臺(tái)。
與之對(duì)應(yīng),近年來(lái),為了緩解人力成本壓力,富士康逐漸將生產(chǎn)線轉(zhuǎn)移到鄭州、成都、煙臺(tái)、衡陽(yáng)等勞動(dòng)力成本更低的內(nèi)地城市。
國(guó)內(nèi)外機(jī)器人都在搶占未來(lái)市場(chǎng)
目前,世界工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)總量已達(dá)到一百多萬(wàn)臺(tái),主要分布在日本、美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。以汽車(chē)制造業(yè)為例,每萬(wàn)名生產(chǎn)工人占有機(jī)器人的數(shù)量,日本為1710臺(tái),意大利為1600臺(tái),法國(guó)為1120臺(tái),西班牙為950臺(tái),美國(guó)為770臺(tái),中國(guó)還不到90臺(tái)。如果考慮到制造業(yè)整體對(duì)機(jī)器人的需求,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)潛力巨大。有鑒于此,國(guó)際機(jī)器人產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛在華建廠,全力拓展中國(guó)市場(chǎng)。
中國(guó)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn):一方面是巨大的市場(chǎng)空間;另一方面則是要與狼共舞,跟國(guó)際巨頭短兵相接,爭(zhēng)奪市場(chǎng)。
從2010年起我國(guó)工業(yè)機(jī)器人需求大幅增加,2010年比2009年需求增長(zhǎng)1.71倍,2014年需求量將達(dá)3.2萬(wàn)臺(tái),裝機(jī)量將超過(guò)15萬(wàn)臺(tái)。但他認(rèn)為,醫(yī)藥和食品行業(yè)或?qū)⑹菄?guó)內(nèi)發(fā)展重點(diǎn),因?yàn)槭称沸袠I(yè)和醫(yī)藥目前自動(dòng)化程度較低,同時(shí)對(duì)于制造過(guò)程中的潔凈安全要求又高。
2011年,僅日本發(fā)那科在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品銷(xiāo)量就達(dá)3400臺(tái),其是通用汽車(chē)等公司的主要供應(yīng)商。庫(kù)卡公司則計(jì)劃在2013年底于國(guó)內(nèi)投產(chǎn)一個(gè)年裝配5000臺(tái)機(jī)器人的大廠,旨在提高銷(xiāo)量。ABB也投入巨資打造上海康橋基地,除兩款機(jī)器人之外,其他幾十種機(jī)器人都在這安營(yíng)扎寨。
目前,國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人供給基本被ABB、發(fā)那科等國(guó)際巨頭壟斷,機(jī)器人制造的核心技術(shù)和關(guān)鍵鍵部件受制于人,沒(méi)有形成自己的品牌。浙江大學(xué)副校長(zhǎng)朱世強(qiáng)認(rèn)為,國(guó)內(nèi)企業(yè)總體上仍沒(méi)有跳出跟蹤模仿的道路。比如,焊接機(jī)器人是最成熟的機(jī)器人,但由于是跟蹤模仿的產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)雖然搞出來(lái),但外企馬上降價(jià),一舉擊潰國(guó)內(nèi)企業(yè)信心。此外,研究與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)現(xiàn)象仍然比較突出,從機(jī)器人企業(yè)生成狀況來(lái)看,一些大企業(yè)熱衷于把機(jī)器人當(dāng)作題材,不顧后果的盲目花錢(qián),而一些小企業(yè)生存狀況很糟糕,仍整日為生存奔波。
朱世強(qiáng)認(rèn)為,要想搶占未來(lái)市場(chǎng),必須在國(guó)家層面上進(jìn)行戰(zhàn)略提升,從把機(jī)器人作為單一先進(jìn)裝備,提升到一個(gè)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)培育上;相關(guān)部門(mén)應(yīng)把功夫花在產(chǎn)業(yè)體系培育和建設(shè)上,“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)內(nèi)容豐富,光拿出一塊地沒(méi)有用,很多關(guān)鍵東西也不是有錢(qián)可以拿來(lái),要研究發(fā)展策略。”
新松機(jī)器人公司王金濤博士認(rèn)為,國(guó)際上機(jī)器人是充分競(jìng)爭(zhēng)行業(yè),中國(guó)發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨后發(fā)劣勢(shì)。要扭轉(zhuǎn)劣勢(shì),首先要發(fā)展龍頭骨干企業(yè),一個(gè)產(chǎn)業(yè)沒(méi)有幾家大企業(yè)難以形成大產(chǎn)業(yè)。同時(shí),對(duì)于產(chǎn)業(yè)的鼓勵(lì)不能靠簡(jiǎn)單幾個(gè)項(xiàng)目的支持,而是要引導(dǎo)企業(yè)走出差異化道路,形成良性競(jìng)爭(zhēng)有序發(fā)展。
深圳機(jī)器人協(xié)會(huì)工作人員表示,目前與國(guó)外企業(yè)相比,我國(guó)機(jī)器人制造公司在技術(shù)上的軟肋主要表現(xiàn)在電機(jī)技術(shù)、加工工藝兩方面。“國(guó)內(nèi)機(jī)器人的關(guān)鍵零部件如減速機(jī)、伺服電機(jī)、控制器等制造技術(shù)不達(dá)標(biāo),都要靠國(guó)外進(jìn)口,這樣也增加了(機(jī)器人)成本,削弱了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。”而如發(fā)那科,其核心零部件完全可自主生產(chǎn),節(jié)省了成本。國(guó)家可考慮加大對(duì)機(jī)器人行業(yè)的政策及資金扶持力度,促進(jìn)高校和企業(yè)聯(lián)手,推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用。
工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
工業(yè)機(jī)器人在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實(shí)踐證明,它在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益,改善工人勞動(dòng)條件等方面,有著令世人矚目的作用,引起了世界各國(guó)和社會(huì)各層人士的廣泛關(guān)注。在新的世紀(jì),機(jī)器人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。
1、工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來(lái)看,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展,其發(fā)展趨勢(shì)主要為:結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化;控制技術(shù)的開(kāi)放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化;伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化;多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化;工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。
2、工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
據(jù)UNECE/IFR預(yù)測(cè),至2007年,全球新安裝裝機(jī)器人的數(shù)量將從2003年的81800套增至2007年的106000套,年平均增長(zhǎng)7%。其中,日本2003-2007年工業(yè)機(jī)器人的銷(xiāo)售將從2003年的31600增長(zhǎng)至2007年的41000套;歐洲2003-2007年工業(yè)機(jī)器人將從2003年的27100套增長(zhǎng)至2007年的34000套;北美2003-2007年工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)每年平均增長(zhǎng)5.8%,至2007年將增長(zhǎng)到16000套。
事實(shí)上,國(guó)內(nèi)制造業(yè)企業(yè)也正在為適應(yīng)這種本土勞動(dòng)力成本上升的大勢(shì),進(jìn)行著不同進(jìn)度的生產(chǎn)線改造升級(jí)。用工業(yè)機(jī)器人取代人力是其中最直接的手段之一。這樣做不僅能降低整體生產(chǎn)成本,還能把工人從簡(jiǎn)單重復(fù)的體力勞動(dòng)中解放出來(lái),走向更有技術(shù)含量的工廠生產(chǎn)管理崗位。當(dāng)然,因本地勞動(dòng)力成本上升就將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到他地,以至海外,這也不是所有企業(yè)降低成本的唯一必經(jīng)之路。據(jù)報(bào)道稱(chēng),一貫堅(jiān)持本土制造的日本著名企業(yè)佳能CANON,就計(jì)劃在2015年前完成所有生產(chǎn)線的自動(dòng)化制造,并妥善安排此改造后剩余的生產(chǎn)線員工到新的工作崗位任職,從而對(duì)抗節(jié)節(jié)攀升的制造成本。而大洋彼岸的美國(guó)大張旗鼓地制造業(yè)重返美國(guó)運(yùn)動(dòng),其核心競(jìng)爭(zhēng)力也是高端高效的自動(dòng)化生產(chǎn)線。
談到在生產(chǎn)線上推進(jìn)機(jī)器人取代人工的應(yīng)用進(jìn)程,我國(guó)無(wú)疑又占有了后發(fā)優(yōu)勢(shì)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,傳統(tǒng)機(jī)器人主要還是以壓力傳感器、位置傳感器等工業(yè)傳感器作為自己的“眼睛”,因此,機(jī)器人僅能在嚴(yán)格定義的結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行預(yù)定指令動(dòng)作,缺乏對(duì)環(huán)境的感知與應(yīng)變能力,這極大地限制了機(jī)器人的應(yīng)用?,F(xiàn)在的所謂智能機(jī)器人則通過(guò)機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)有效的動(dòng)作控制,不需要預(yù)先對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行示教或離線編程,可節(jié)約大量的編程時(shí)間,提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。而且由于機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)發(fā)展臻于完備,此前需要明顯特征點(diǎn)作為輔助,抗干擾能力偏弱,對(duì)光照條件有一定要求等細(xì)節(jié)問(wèn)題都不再是主要問(wèn)題了。拿分揀機(jī)器人為例,在食品飲料、包裝等輕工領(lǐng)域,就有著非常廣闊的應(yīng)用前景,其對(duì)于中小質(zhì)量物體,高速、不知疲倦的分揀、裝箱動(dòng)作,無(wú)論效率還是成本,都比人工分揀有明顯的優(yōu)勢(shì)。而且據(jù)說(shuō)由于此類(lèi)機(jī)器人主要結(jié)構(gòu)組成模塊在市場(chǎng)上都容易找到,只要制造商、集成商掌握核心控制編程技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)精度不高的分揀動(dòng)作,這在很多領(lǐng)域是足夠用的了。因此不少?lài)?guó)內(nèi)企業(yè)已開(kāi)始涉足,加上主流強(qiáng)勢(shì)機(jī)器人品牌的產(chǎn)品,使得國(guó)內(nèi)分揀機(jī)器人的市場(chǎng)價(jià)格開(kāi)始呈現(xiàn)迎合多種層次、級(jí)別的應(yīng)用需求的形勢(shì)。