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机器人时代正在走来

发表时间:2019-08-03 00:00

机器人研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志


  机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造和应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点,将影响全球制造业格局,中国已成为全球最大的机器人市场。


  国际机器人产业形势


  1.工业机器人成为制造业革命核心。全球面临制造模式的巨大变革,新一轮科技革命和产业变革对于传统制造业产生颠覆式影响。国外发达国家纷纷谋划、部署,力图抢占新一轮产业发展的制高点。中国作为制造业第一大国,正面临着巨大的困难和挑战:劳动力结构性短缺、人口红利到期,高成本、低附加值,资源环境无以为继,导致中国传统的制造模式和发展模式已不可持续,亟需转型升级。用机器人武装中国制造,是转型升级的唯一出路。


  2.服务机器人走进生活各个领域。服务机器人是当今前沿高技术研究最活跃的领域之一。服务机器人是指除从事工业生产以外的一大类半自主或全自主工作的机器人。在日常生活和公共场所中,服务机器人正逐步成为更加贴近人类的工具,在应对高龄化社会、解决劳动力下降、实现安心安全社会、创建便利和幸福的生活环境等诸多问题中发挥作用,走进人类生活的各个领域。尤其在医疗康复、养老、公共社会服务以及家用等方面,由于强烈的需求拉动,相关机器人产品一经面世就会引起广泛的社会关注。


  预计未来几年,全球服务机器人市场规模有望保持14%以上的复合增速,2014年至2017年间将有超过3000万台个人/家庭服务机器人将被销售,13万台以上的专业服务机器人被安装使用。2007年,比尔·盖茨在《科学美国人》杂志上撰文《家家都有机器人》,预计机器人将像电脑一样,走入千家万户。目前,餐饮机器人已开始服务于寻常餐馆,清洁机器人已走进百姓家庭生活,由机器人组成服务团队的酒店也已经正式营业,服务机器人正在改变人类生活。


  3.机器人与新一代信息技术深度融合。依托以物联网、工业云和工业大数据为代表的新一代信息技术,将机器人作为核心智能感知和作业单元,建立数字化智能无人工厂,实现与加工、装配、物流、仓储等生产作业系统的泛在感知与无缝集成,正在悄然使制造业模式发生颠覆性变革。一方面,新一代信息技术的产生促进了整个工业企业生产效率和产品精度的提高;另一方面,通过产品信息化的融合,实现产品的智能化转型升级,从而大幅度提高产品的附加值和软实力,形成产业级别的优势提高。


  基于物联网的机器人系统可以实时获得现场的环境信息和机器人自身的运行状态,通过对机器人进行远程监控与故障诊断,可方便地实现对各机器人设备的异地监控与维护,保障机器人的可靠性运行;云数据技术为机器人进行判断和决策提供了充分条件,可以让机器人在作决策时优选方案;云计算技术可以帮助机器人相互学习和共享知识,突破单个机器自我学习的局限性。


  4.机器人将带来万亿产业盛宴。麦肯锡咨询公司将机器人列入影响未来的12项颠覆性技术之一,并预测到2025年,先进机器人在制造业、医疗和服务等产业领域的应用可创造1.7万亿到4.5万亿美元的产值。其中,应用于外骨骼机器人领域,将创造6000亿到2万亿美元的产值;在工业机器人领域,将创造6000亿到1.2万亿美元的产值;在外科手术机器人领域,将创造2000亿到6000亿美元的产值;在家庭服务机器人领域,将创造2000亿到5000亿美元的产值;在商用服务机器人领域,将创造1000亿到2000亿美元的产值。


  机器人产业庞大的市场规模吸引全球资本巨鳄纷纷进入,谷歌目前已经收购了9家机器人产业的公司,力求改变机器人产业的格局;日前,阿里巴巴、富士康在日本联合宣布,将向日本软银(SoftBank)旗下的机器人公司SBRH分别战略注资145亿日元(约合7.32亿元人民币),力推人形机器人Pepper;三星、松下等公司也纷纷加速在服务机器人产业布局。


  中国机器人产业发展现状


  中国机器人产业发展概述。中国已经成为全球最大的工业机器人市场。据国际机器人联合会统计,2014年,全球工业机器人销量约22.5万台,较2013年增加27%;中国销售5.6万台,较2013年增加54%,约占全球市场份额25%,持续成为全球最大机器人市场,其中本土企业销量为1.6万台。


  中国政府提出“中国制造2025”规划纲要,以新一代信息技术与制造业融合为主线,以智能制造为主攻方向,力求实现中国从制造业大国向制造业强国的转变。智能制造是制造业转型升级的关键所在,机器人是智能制造的核心。政策支持和“机器换人”产业发展趋势共同推动着中国机器人产业快速发展,向来是日、美、欧优势明显的工业机器人领域,中国正在迎头赶上,并取得令人振奋的成果。


  中国机器人产业从无到有、从小到大,已经形成了800余家从事机器人研发设计、生产制造、工程应用以及零部件配套的产业集群。在资本市场上形成了40余家具有机器人概念的上市公司,其中沈阳新松机器人自动化股份有限公司市值已超过600亿元,在机器人行业仅位于ABB、FUNAC之后,位列全球第三。全国各省市地区正在建设和筹建的机器人产业园近40家,中国机器人产业正面临着一个新的发展高潮。机器人应用则遍及汽车及零部件、工程机械、电子电器、泛半导体、塑料化工、医药食品等行业,在一些低端制造和劳动密集行业机器人更具有潜在的广阔应用市场。


  以新松机器人为例。新松机器人自动化股份有限公司是一家以机器人技术为核心,致力于数字化智能制造装备的高科技上市企业,已形成以自主核心技术、关键零部件、领先产品及行业系统解决方案为一体的完整产业链。新松机器人产品线包括工业机器人、移动机器人、洁净机器人、特种机器人和服务机器人五大类70余种机器人产品,产品性能达到国际同类产品技术水平,移动机器人的核心竞争力国际领先,服务机器人即将形成公司新经济增长点。


  机器人产业发展的影响因素


  1.国家战略。国外发达国家纷纷谋划、部署制造业全新发展战略,美国提出“重新回归制造业”,欧盟提出“新工业革命”等制造业发展战略,中国政府出台了“中国制造2025”、“强国战略”等政策,都是希望通过快速发展人工智能、机器人和数字制造技术,重构制造业竞争格局,实现制造模式变革。


  同时,服务机器人也正受到世界各国政府的高度重视。欧盟启动全球最大的民用机器人研发“火花”计划,预计到2020年将投入28亿欧元研发民用机器人。韩国政府公布“服务型机器人产业发展策略”,计划于2018年将韩国服务型机器人产业在全球市场规模扩大至200亿美元,市场占有率提升至20%,成为全球第三大机器人强国。中国政府也制定了一系列政策大力发展服务机器人,包括:《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中明确将智能服务机器人技术作为重要发展方向之一,国家“863”计划先进制造技术领域“十二五”发布了“服务机器人白皮书”,国家工信部发布了推进机器人产业发展意见2013年(511号文件)等。


  2.市场需求。社会发展进步导致技术与产品的快速更新,产品生命周期越来越短,同时市场需求的个性化,对生产系统的柔性要求不断提升,智能机器人在信息化平台支撑下,可以满足小批量、多批次、定制化生产的需求。


  推动机器人数量迅速增长的原因,正是基于全球世界工厂的实际需求。制造业企业普遍面临劳动力短缺、用工成本上升的瓶颈,机器人本体成本和维护费用不断下降,企业为使用机器人所需的配套改造投资和采用人工方式相比较,已经具备了相当的成本优势。这是企业大批量使用机器人和改变制造模式的经济和市场因素。


  3.技术发展。随着机器人的应用迅速普及,其引发的革命性效应将席卷全球,机器人与物联网的结合,云计算、大数据的运用与发展,为机器人产业的发展奠定了基础。随着人工智能、机器人、传感器技术的不断发展,机器人已经由传统的在线示教工作模式向智能工作模式方向发展,视觉技术的进步使得机器人可以实现对作业对象的位置识别、姿态识别,甚至获得作业对象的三维特征;力控制技术的发展使得机器人对作业对象有了更精准的触觉反馈,实现更精细的操作;人工智能的发展使得机器人可以在动态环境下具有更好的规划与决策功能,并可以支持多个机器人协同作业,完成特定任务;人机交互技术的进步使得机器人和操作者之间能够以语音等方式进行更自然交互;网络技术的发展使得机器人成为智慧工厂的智能设备,将企业生产数据实时传输到各种远程控制终端,并实现远程故障诊断与设备维护。


  随着技术的提升,机器人的功能、性能及可靠性不断增强,具备更高的柔性和智能,能够完成复杂的工作和精细作业,这是机器人在技术上能够胜任大批量替代人的先决技术条件。机器人产业目前最为核心的,仍然是实现核心技术和核心零部件生产的突破。


  机器人产业展望


  以互联网+机器人为核心的数字化智能无人工厂。数字化智能无人工厂是将互联网技术、机器人技术和信息化技术广泛深入地应用并融入到实际生产制造过程中。信息技术的应用提升对机器人生产设备智能化及自动化的要求,数字化智能无人工厂就是用信息化技术去驱动商务生产管理流程,智能化的生产设备,先进自动化的生产流程,以实现从设计到成型产品的直接自动化生产制造。


  以互联网+机器人为核心的数字化智能无人工厂制造模式是真正意义上将机器人、互联网、信息技术和智能设备在制造业的完美融合,涵盖了对工厂制造的生产、质量、物流等环节,是智能制造的典型代表。不但解决了工厂、车间和生产线以及产品的设计到制造实现的转化过程,还代表着机器人制造生产未来的发展方向。


  机器人与人类在工厂内协同工作。国际标准化组织将“人机协作”定义为,机器人与工人在一定的工作区域范围内为达成任务目标而进行的直接合作行为,机器人从事精确度高、重复性强的工作,人在机器人的辅助下做更有创造性的工作。


  协作型机器人具有敏感的力反馈特性,当达到已设定的力时会立即停止,这样在风险评估后可以不需要安装护栏。同时,由于体型比较小和功耗很低,在生产过程中机器人工作时几乎是无声的,能够营造一个非常安全和舒适的工作环境,让员工快速和机器人相处,协作工作。未来的工厂将会是人与机器和谐共处的状态,协作型机器人将小件装配等自动化应用带入了一个全新时代,工人与机器人可以和谐共处,共同完成同一工作任务。


  以消费者利益为驱动的个性化、定制化生产。由于信息与数据的自由流动和交换,以机器人制造商为中心的产销格局,正在向以消费者为中心的新格局转变。伴随着“以客户为导向、以需求为核心”真正成为企业的经营策略,传统的“标准化产品+大批量生产+大众营销”的产销形态,将逐步被以消费者驱动的商业模式,以及“多品种、小批量、柔性生产、快速迭代、粉丝经济”的全新模式所取代。机器人制造商需要真心倾听消费者要什么、不要什么,通过大数据挖掘分析,工业云推理计算,实现快速改进机器人产品和服务,不断提高产品的附加值,提供消费者所需要的个性化、定制化的极致消费体验。


  中国机器人产业处于爆发前夜,一场机器人改变制造模式、生活模式的时代正向我们走来。

搬运工业机器人

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