“機(jī)器人革命”，引領(lǐng)全球制造業(yè)新發(fā)展

機(jī)器人的研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人主要制造商和國家紛紛加緊布局，搶占技術(shù)和市場制高點(diǎn)。我國將成為全球最大的機(jī)器人市場，需要在這一競爭中審時(shí)度勢、全盤考慮、抓緊謀劃、扎實(shí)推進(jìn)

　　“機(jī)器人革命”不是一場獨(dú)立的革命，而是以數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化為特征的第三次工業(yè)革命的有機(jī)組成部分。如果說第二次工業(yè)革命是通過裝備的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)了機(jī)器對人的體力勞動(dòng)的替代，“機(jī)器人革命”則推動(dòng)了機(jī)器對人的腦力勞動(dòng)的替代。其影響不僅限于工業(yè)生產(chǎn)效率的提升，更在于從根本上克服了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式下產(chǎn)品成本和產(chǎn)品多樣性之間的沖突，從而推動(dòng)了從線性產(chǎn)品開發(fā)流程向并行產(chǎn)品開發(fā)流程的轉(zhuǎn)變，使工業(yè)產(chǎn)品性能顯著改善、產(chǎn)品功能極大豐富和產(chǎn)品開發(fā)周期大幅縮減。

　　“機(jī)器人革命”同時(shí)也在引發(fā)生產(chǎn)關(guān)系的深刻變革，使人在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和角色發(fā)生了變化。一方面，由于機(jī)器的功能延伸和對人的替代，單一生產(chǎn)單元中對人的需求量相對下降；另一方面，機(jī)器復(fù)雜度的增加，實(shí)際上對產(chǎn)業(yè)工人在多領(lǐng)域的技能和編程、系統(tǒng)處理等方面的知識(shí)提出了更高要求。這些都意味著在“機(jī)器人革命”浪潮的蕩滌下，一國產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢的內(nèi)涵、產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢所依賴的資源基礎(chǔ)以及國家間產(chǎn)業(yè)分工形式都將發(fā)生深刻變化。如果我們不能順應(yīng)這一輪革命的要求，將面臨進(jìn)一步喪失產(chǎn)業(yè)競爭主導(dǎo)權(quán)的危險(xiǎn)。

　　從整體上看，“機(jī)器人革命”具有如下特征：

　　第一，智能化成為新一代機(jī)器人的核心特征。裝配傳感器和具備人工智能的機(jī)器人能自動(dòng)識(shí)別環(huán)境變化，從而減少對人的依賴。未來的無人工廠能根據(jù)訂單要求自動(dòng)規(guī)劃生產(chǎn)流程和工藝，在無人參與的情況下完成生產(chǎn)。

　　第二，高速網(wǎng)絡(luò)和云存儲(chǔ)使機(jī)器人成為物聯(lián)網(wǎng)的終端和結(jié)點(diǎn)。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人將更有效地接入網(wǎng)絡(luò)，組成更大的生產(chǎn)系統(tǒng)，多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同實(shí)現(xiàn)一套生產(chǎn)解決方案成為可能；服務(wù)機(jī)器人和家庭機(jī)器人也能通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；多臺(tái)機(jī)器人之間的協(xié)作能提供流程更多、操作更復(fù)雜的服務(wù)。

　　第三，機(jī)器人生產(chǎn)成本快速下降。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人的技術(shù)和工藝日益成熟，性價(jià)比不斷提高，機(jī)器人初期投資相對于傳統(tǒng)專用設(shè)備的價(jià)格差不斷縮小。雖然在功率和速度上與傳統(tǒng)裝備還存在差距，但機(jī)器人在精細(xì)化、柔性化、智能化和信息化方面具有顯著優(yōu)勢，因此在個(gè)性化程度較高、工藝和流程繁瑣的產(chǎn)品制造中替代傳統(tǒng)專用設(shè)備具有更高的經(jīng)濟(jì)效率。成本的下降也使得機(jī)器人逐漸步入辦公室和家庭。

　　第四，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。機(jī)器人最初應(yīng)用于模塊化程度較高的汽車、電子產(chǎn)業(yè)，隨著智能化水平的提高，以及能完成更多的復(fù)雜動(dòng)作，紡織、化工、食品行業(yè)也大量使用機(jī)器人。隨著技術(shù)的不斷成熟和勞動(dòng)力成本提高，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用將擴(kuò)展至整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。

　　第五，人機(jī)關(guān)系發(fā)生深刻轉(zhuǎn)變。一方面，計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和平臺(tái)化，未來可以通過包括手機(jī)在內(nèi)的不同端口對機(jī)器人發(fā)送指令。另一方面，人與機(jī)器人相互協(xié)作完成某一目標(biāo)成為趨勢。技術(shù)成熟將增強(qiáng)人對機(jī)器人的信任，人與機(jī)器人之間的協(xié)作關(guān)系將進(jìn)一步增強(qiáng)。

　　美國

　　引領(lǐng)智能化浪潮，明確提出以發(fā)展工業(yè)機(jī)器人提振制造業(yè)

　　美國早在1962年就已開發(fā)出第一代工業(yè)機(jī)器人，但受限于就業(yè)壓力，并未立即投入廣泛應(yīng)用。直到20世紀(jì)70年代末，大量使用工業(yè)機(jī)器人的日本汽車企業(yè)對美國構(gòu)成威脅，美國政府才取消了對工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的限制，加緊制定促進(jìn)該技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的政策。此后，美國企業(yè)通過生產(chǎn)具備視覺、力覺等的第二代機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了市場占有率的較快增長，但仍未擺脫“重理論、輕應(yīng)用”的問題，也未能打破日本和歐洲的壟斷格局。到2013年，美國工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)商的全球市場份額仍不足10%，且國內(nèi)新增裝機(jī)量大部分源于進(jìn)口。

　　2011年6月，奧巴馬宣布啟動(dòng)《先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃》，明確提出通過發(fā)展工業(yè)機(jī)器人提振美國制造業(yè)。根據(jù)該計(jì)劃，美國將投資28億美元，重點(diǎn)開發(fā)基于移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的第三代智能機(jī)器人。世界技術(shù)評估中心的數(shù)據(jù)顯示，目前美國在工業(yè)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)方面處于全球領(lǐng)先地位；其技術(shù)的全面性、精確性、適應(yīng)性均超過他國，機(jī)器人語言研究水平更高居世界之首。這些技術(shù)與其固有的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢融合，為機(jī)器人智能化奠定了先進(jìn)、可靠的基礎(chǔ)。

　　以智能化為主要方向，美國企業(yè)一方面加大對新材料的研發(fā)力度，力爭大幅降低機(jī)器人自重與負(fù)載比，一方面加快發(fā)展視覺、觸覺等人工智能技術(shù)，如視覺裝配的控制和導(dǎo)航。隨著智能制造時(shí)代的到來，美國有足夠的潛力反超日本和歐洲。值得注意的是，以谷歌為代表的美國互聯(lián)網(wǎng)公司也開始進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域，試圖融合虛擬網(wǎng)絡(luò)能力和現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)能力，推動(dòng)機(jī)器人的智能化。谷歌在2013年強(qiáng)勢收購多家科技公司，已初步實(shí)現(xiàn)在視覺系統(tǒng)、強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)與手臂、人機(jī)交互、滾輪與移動(dòng)裝置等多個(gè)智能機(jī)器人關(guān)鍵領(lǐng)域的業(yè)務(wù)部署。若其機(jī)器人部門能按照“組織全球信息”的目標(biāo)持續(xù)成長，未來谷歌既可以進(jìn)入迅速成長的智能工業(yè)機(jī)器人市場，又能從機(jī)器人應(yīng)用中獲取巨量信息來反哺其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　日本

　　產(chǎn)業(yè)體系配套完備，政府大力推動(dòng)應(yīng)用普及和技術(shù)突破

　　戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速增長期，勞動(dòng)力供應(yīng)不足和以汽車為代表的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展刺激了工業(yè)機(jī)器人需求快速增長。上世紀(jì)60年代，日本從美國引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)后，通過引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新，于1980年率先實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的商業(yè)化應(yīng)用，并將產(chǎn)業(yè)技術(shù)和市場競爭優(yōu)勢維持至今，以發(fā)那科、安川為代表的日系工業(yè)機(jī)器人與歐美系工業(yè)機(jī)器人分庭抗禮。2012年，受益于下游汽車產(chǎn)業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的需求大幅增長，日本再次成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場，工業(yè)機(jī)器人密度高達(dá)332臺(tái)/萬人，為全球最高。

　　日本工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢在于完備的配套產(chǎn)業(yè)體系，在控制器、傳感器、減速機(jī)、伺服電機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件方面，均具備較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，有力推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人朝著微型化、輕量化、網(wǎng)絡(luò)化、仿人化和廉價(jià)化的方向發(fā)展。近年來，還呈現(xiàn)出以工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢帶動(dòng)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，并重點(diǎn)發(fā)展醫(yī)療/護(hù)理機(jī)器人和救災(zāi)機(jī)器人來應(yīng)對人口老齡化和自然災(zāi)害等問題。

　　日本政府在其中發(fā)揮著重要作用。早在日本工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的起飛階段，日本政府就通過一系列財(cái)稅投融資租賃政策大力推動(dòng)機(jī)器人的普及應(yīng)用，并通過“研究與開發(fā)”政策推動(dòng)技術(shù)突破。正式成立于1972年的日本機(jī)器人工業(yè)會(huì)也發(fā)揮著重要作用。該組織以鼓勵(lì)研究與開發(fā)、爭取政府政策支持、主辦博覽會(huì)等方式推廣普及工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入新世紀(jì)以來，日本政府更加重視對工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2002年，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省開始實(shí)施“21世紀(jì)機(jī)器人挑戰(zhàn)計(jì)劃”，將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為高端產(chǎn)業(yè)加以扶持，采取了加大研究與開發(fā)支持力度、發(fā)展公共平臺(tái)、開發(fā)新一代機(jī)器人應(yīng)用和人機(jī)友好型機(jī)器人等扶持措施，力圖將全球領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)拓展到醫(yī)療、福利和防災(zāi)等社會(huì)事業(yè)領(lǐng)域。2004年，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省推行的“面向新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)報(bào)告”將機(jī)器人列為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，2005年的“新興產(chǎn)業(yè)促進(jìn)戰(zhàn)略”再次將機(jī)器人列為七大新興產(chǎn)業(yè)之一。此后，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省借助各類產(chǎn)業(yè)政策扶持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為常態(tài)。日本總務(wù)省、文部科學(xué)省、國土交通省等部門積極實(shí)施機(jī)器人相關(guān)項(xiàng)目，并通過舉辦“機(jī)器人獎(jiǎng)”“機(jī)器人競賽”等社會(huì)活動(dòng)，推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　德國

　　帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級，政府資助人機(jī)交互技術(shù)及軟件開發(fā)

　　雖然德國稍晚于日本引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人，但與日本類似，二戰(zhàn)后勞動(dòng)力短缺和提升制造業(yè)工藝技術(shù)水平的要求，極大地促進(jìn)了德國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。除了應(yīng)用于汽車、電子等技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)外，德國工業(yè)機(jī)器人還廣泛裝備于包括塑料、橡膠、冶金、食品、包裝、木材、家具和紡織在內(nèi)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，積極帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級。2011年，德國工業(yè)機(jī)器人銷量創(chuàng)歷史新高，并保持歐洲最大多用途工業(yè)機(jī)器人市場的地位，工業(yè)機(jī)器人密度達(dá)147臺(tái)/萬人。

　　德國政府在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的初級階段發(fā)揮著重要作用，其后，產(chǎn)業(yè)需求引領(lǐng)工業(yè)機(jī)器人向智能化、輕量化、靈活化和高能效化方向發(fā)展。20世紀(jì)70年代中后期，德國政府在推行“改善勞動(dòng)條件計(jì)劃”中，強(qiáng)制規(guī)定部分有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位必須以機(jī)器人來代替人工，為機(jī)器人的應(yīng)用開啟了初始市場。1985年，德國開始向智能機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)軍，經(jīng)過10年努力，以庫卡為代表的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)占據(jù)全球領(lǐng)先地位。2012年，德國推行了以“智能工廠”為重心的“工業(yè)4.0計(jì)劃”，工業(yè)機(jī)器人推動(dòng)生產(chǎn)制造向靈活化和個(gè)性化方向轉(zhuǎn)型。依此計(jì)劃，通過智能人機(jī)交互傳感器，人類可借助物聯(lián)網(wǎng)對下一代工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。這種機(jī)器人還將具備生產(chǎn)間隙的“網(wǎng)絡(luò)喚醒模式”，以解決使用中的高能耗問題，促進(jìn)制造業(yè)的綠色升級。目前，德國聯(lián)邦教育及研究部已開始資助人機(jī)互動(dòng)技術(shù)和軟件的研究開發(fā)。

　　韓國

　　使用密度全球第一，多項(xiàng)政策支持第三代智能機(jī)器人的研發(fā)

　　20世紀(jì)90年代初，韓國政府為應(yīng)對本國汽車、電子產(chǎn)業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的爆發(fā)性需求，以“市場換技術(shù)”，通過現(xiàn)代集團(tuán)引進(jìn)日本發(fā)那科，全面學(xué)習(xí)后者技術(shù)，到本世紀(jì)大致建成了韓國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系。2000年后，韓國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入第二輪高速增長期。2001年至2011年間，韓國機(jī)器人裝機(jī)總量年均增速高達(dá)11.7%。國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2012年，韓國的工業(yè)機(jī)器人使用密度為世界第一，每萬名工人擁有347臺(tái)機(jī)器人，遠(yuǎn)高于58臺(tái)的全球平均水平。

　　目前，韓國的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)商已占全球5%左右的市場份額?，F(xiàn)代重工已可供應(yīng)焊接、搬運(yùn)、密封、碼垛、沖壓、打磨、上下料等領(lǐng)域的機(jī)器人，大量應(yīng)用于汽車、電子、通信產(chǎn)業(yè)，大大提高了韓國工業(yè)機(jī)器人的自給率。但整體而言，韓國技術(shù)仍與日本、歐洲等領(lǐng)先國家存在較大差距。

　　韓國政府近年來陸續(xù)發(fā)布多項(xiàng)政策，旨在扶植第三代智能機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用。2003年，產(chǎn)業(yè)資源部公布了韓國“十大未來成長動(dòng)力產(chǎn)業(yè)”，其中就包括智能工業(yè)機(jī)器人；2008年9月，《智能機(jī)器人開發(fā)與普及促進(jìn)法》正式實(shí)施；2009年4月，政府發(fā)布《第一次智能機(jī)器人基本計(jì)劃》，計(jì)劃在2013年前向包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的五個(gè)機(jī)器人研究方向投入1萬億韓元（約合61.16億元人民幣），力爭使韓國在2018年成為全球機(jī)器人主導(dǎo)國家；2012年10月，《機(jī)器人未來戰(zhàn)略戰(zhàn)網(wǎng)2022》公布，其政策焦點(diǎn)為支持韓國企業(yè)進(jìn)軍國際市場，搶占智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的先機(jī)。

　　中國

　　面臨核心技術(shù)被發(fā)達(dá)國家控制等挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)市場空間巨大

　　首先，我國在機(jī)器人領(lǐng)域的部分技術(shù)已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。機(jī)器人涉及的技術(shù)較多，大體可分為器件技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)和智能技術(shù)。我國在通用零部件、信息網(wǎng)絡(luò)等部分器件和系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家的差距在10年左右，而對智能化程度要求不高的焊接、搬運(yùn)、清潔、碼垛、包裝機(jī)器人的國產(chǎn)化率較高。近年來，我國在人工智能方面的研發(fā)也有所突破，中國科學(xué)院和多所著名高校都培育出專門從事人工智能研究的團(tuán)隊(duì)，機(jī)器人學(xué)習(xí)、仿生識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘以及模式、語言和圖像識(shí)別技術(shù)比較成熟。

　　其次，我國企業(yè)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)集成能力，這種能力在電子信息等高度模塊化產(chǎn)業(yè)和高鐵等復(fù)雜產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)都得到體現(xiàn)。系統(tǒng)集成的意義在于根據(jù)具體用戶的需求，將模塊組成可應(yīng)用的生產(chǎn)系統(tǒng)，這可能成為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)打破國外壟斷的突破口。

　　第三，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的市場空間巨大。目前，我國機(jī)器人使用密度較低，制造業(yè)萬人機(jī)器人累計(jì)安裝量不及國際平均水平的一半，服務(wù)和家庭用機(jī)器人市場尚處于培育階段，機(jī)器人應(yīng)用市場增長空間巨大；二代機(jī)器人仍然是主流，機(jī)器人向第三代智能機(jī)器人升級換代空間巨大；機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)，機(jī)器人向其他領(lǐng)域擴(kuò)展空間巨大。

　　當(dāng)然，我們也要清醒地看到我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。首先，機(jī)器人的頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)技術(shù)被發(fā)達(dá)國家控制，在機(jī)器人成本結(jié)構(gòu)中比重較大的減速機(jī)、伺服電機(jī)、控制器、數(shù)控系統(tǒng)都嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)器人并不具備顯著成本優(yōu)勢。其次，存在低端鎖定的風(fēng)險(xiǎn)。一方面，發(fā)達(dá)國家不會(huì)輕易向中國轉(zhuǎn)移或授權(quán)機(jī)器人核心技術(shù)、專利，我國機(jī)器人企業(yè)通過參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)合作研發(fā)進(jìn)入中高端市場的阻礙很多；另一方面，地方政府對產(chǎn)業(yè)的盲目投資可能形成過剩產(chǎn)能，導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)和低價(jià)競爭。再次，機(jī)器人研發(fā)、制造與應(yīng)用之間缺乏有效銜接。機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研發(fā)領(lǐng)先的高校和院所并不具備市場開拓能力，而企業(yè)在基礎(chǔ)研發(fā)上的投入還非常低，國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合又存在諸多體制機(jī)制障礙，導(dǎo)致研發(fā)與制造環(huán)節(jié)脫節(jié)。