劉進長 王 偉 區(qū)和堅

（1 科技部高技術研究發(fā)展中心，北京，100044； 2 北方科技信息研究所，北京，100089）

市場“井噴”帶來的機遇與挑戰(zhàn)
——我國工業(yè)機器人發(fā)展的思考與建議

劉進長1王 偉2區(qū)和堅1

（1 科技部高技術研究發(fā)展中心，北京，100044； 2 北方科技信息研究所，北京，100089）

世界上第一臺工業(yè)機器人問世已經有50年，經過50年的發(fā)展，工業(yè)機器人已經逐漸成熟并滲透到制造業(yè)的各個領域。隨著人們對產品可靠性、產品質量一致性和人身安全等方面要求的提高，很多極端（高溫、高濕、高磁等）、有毒有害、枯燥單調的生產環(huán)境逐步由機器人代替手工操作，開始由機器人代替人類完成人干不了、人干不好、人不想干的工作。目前，工業(yè)機器人已經廣泛應用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品加工、物流等諸多領域中，以工業(yè)機器人為核心的柔性自動化生產線己成為制造自動化的主流。

國際金融危機爆發(fā)后，美國奧巴馬總統(tǒng)呼吁“要重新回歸制造業(yè)”，希望通過發(fā)展人工智能技術、機器人技術和數字制造技術，重構制造業(yè)的競爭格局，重振美國的制造業(yè)。

歐盟委員會提出“新工業(yè)革命”概念，強調技術創(chuàng)新和結構改革，要大力推進新的生產方式包括機器人、數字技術等新興產業(yè)。

我國已經是世界公認的制造業(yè)大國，但還不是制造強國。隨著勞動力成本的不斷提高，經濟發(fā)展模式和制造模式必將進行調整，發(fā)展以工業(yè)機器人為核心的智能制造技術將成為必由之路。工業(yè)機器人技術不僅可以帶動我國制造業(yè)的轉型升級，同時也將形成巨大的新興產業(yè)。

隨著全球新一輪產業(yè)結構調整，工業(yè)機器人已經成為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，代表了一個國家制造業(yè)水平。我國工業(yè)機器人研究起步并不晚，國家從“七五”開始支持工業(yè)機器人，但由于種種原因，至今仍未形成自己的機器人產業(yè)，市場上銷售的絕大多數還是國外的機器人。隨著我國機器人市場的“井噴式”發(fā)展，國內很多企業(yè)也看好工業(yè)機器人市場，并開始介入這個領域。面對激烈的市場競爭，我們如何才能突破工業(yè)機器人關鍵技術，抓住時機，促成飛躍，讓我們國產的工業(yè)機器人占領更多的市場份額？

一、井噴式發(fā)展的中國工業(yè)機器人市場

在國家經濟快速增長的拉動下，我國工業(yè)機器人市場從2004年開始加速，年均增長率高達40%，成為全球機器人市場增長最快的國家。根據國際機器人聯(lián)合會的統(tǒng)計，2012年，我國工業(yè)機器人新安裝22987臺（數據不包括國內廠商和富士康的生產數量），僅次于日本，排在第二位，比2011年增加了約2%。從2006年到2012年，我國工業(yè)機器人年安裝量增加了4倍，在世界工業(yè)機器人50年的發(fā)展史中，沒有哪一個國家工業(yè)機器人安裝量增長如此之快。預計到2016年,我國工業(yè)機器人新安裝量將達到38000臺。2000—2012年我國工業(yè)機器人年安裝量如圖1所示。

圖1 2000-2012年我國工業(yè)機器人年安裝量

圖1 是國際機器人聯(lián)合會的統(tǒng)計數字，數據不包括國內機器人廠家和富士康生產的機器人，還有一些工業(yè)機器人是成線進口，也沒有統(tǒng)計進去，如果考慮這些因素，2012年我國工業(yè)機器人新安裝量大概在32000到35000臺。其中，我國很多企業(yè)使用了自己研制的機器人，如埃夫特、富士康、廣州萬世德、佛山鼎峰、山東帥克等都在用自己制造的機器人，富士康僅2012年就自己制造并安裝了1萬臺工業(yè)機器人。

由此可見，盡管沒有機構能給出我國工業(yè)機器人準確的安裝臺數，但我國工業(yè)機器人井噴式增長的現(xiàn)狀已經不容置疑。在國家經濟發(fā)展的帶動下，我國機器人出現(xiàn)了井噴式的增長。目前市場上在役工業(yè)機器人達96924萬臺，占全球總量的4%。2000年-2012年我國工業(yè)機器人年累計安裝量見圖2。

圖2 2000-2012年我國工業(yè)機器人年累計安裝量

二、國產工業(yè)機器人的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

我國工業(yè)機器人研究始于20世紀70年代。上世紀80年代，隨著工業(yè)發(fā)達國家開始大量生產和應用工業(yè)機器人，我國政府開始重視機器人技術的發(fā)展。“七五”期間，國家科技攻關計劃開始支持國產工業(yè)機器人的研發(fā)，并開發(fā)出了焊接、噴涂等一批工業(yè)機器人樣機。為了促進國產工業(yè)機器人的實用化和產業(yè)化，“九五”期間，國家863計劃和國家科技攻關計劃聯(lián)合支持了工業(yè)機器人應用項目，開發(fā)了具有自主知識產權的7種工業(yè)機器人系列產品，完成了100多項機器人應用工程，建立了10個機器人研發(fā)中心和22個機器人產業(yè)化基地。目前已經上市的沈陽新松機器人公司和哈爾濱博實自動化設備有限責任公司都是當時的機器人產業(yè)化基地。

進入21世紀，隨著國內機器人需求的迅猛增長，先后涌現(xiàn)出安徽埃夫特、南京埃斯頓、安徽巨一、廣州數控、上海沃迪、青島軟控、山東帥克、廣州萬世德等一批從事工業(yè)機器人生產的企業(yè)，形成了我國工業(yè)機器人發(fā)展的新局面。但這些企業(yè)多是新介入機器人領域的企業(yè)，生產和銷售量還比較小。目前，包括新松、博實、埃夫特在內的國內企業(yè)年銷售通用機器人2000臺左右，在我國整個工業(yè)機器人市場中份額還很小。

三、我國工業(yè)機器人產業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)

1.面臨的機遇

（1）巨大的需求

隨著勞動力供給不足，勞動力成本提升，產業(yè)結構轉型等將有力地推動我國工業(yè)機器人產業(yè)的快速發(fā)展。有專家估計，到2022年我國工業(yè)機器人的服役量將從現(xiàn)在的9萬臺增長到170萬臺，其中多是專用工業(yè)機器人。

原因1：從相近行業(yè)預測我國機器人發(fā)展。

中國正處于新的歷史發(fā)展時期，經濟發(fā)展進入關鍵的黃金發(fā)展機遇期、新型工業(yè)化進程加快和消費結構的升級，都給我國經濟發(fā)展帶來新的機遇。把握經濟發(fā)展規(guī)律，調整工業(yè)經濟結構，促進產業(yè)升級，加快裝備制造業(yè)向著以機器人、數控機床等為代表的先進裝備制造業(yè)轉變是大勢所趨。

數控機床和工業(yè)機器人都是智能制造的關鍵裝備，在用信息化技術改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)的過程中，數控機床首先得到了快速發(fā)展。我國機床銷售從2002年開始加速，并始終保持著世界銷量第一，2000-2012年中國、美國、德國、日本機床銷售的情況如圖3所示。從圖中可以看出，目前我國機床銷售遙遙領先于其他國家。

我國工業(yè)機器人的現(xiàn)狀與十年前數控機床的情況非常類似。工業(yè)機器人將成為新一輪由傳統(tǒng)制造向智能制造發(fā)展的主力軍。從我國機床產業(yè)看工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展軌跡，我國工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展空間巨大。

原因2：從國外機器人密度預測我國機器人密度。

在機器人領域，用機器人密度來衡量一個國家制造業(yè)的自動化水平。所謂機器人密度是指制造業(yè)中每萬名生產工人所占有各類工業(yè)機器人的數量。2012年，全球機器人密度的平均值是58，韓國機器人密度為396，是全球機器人密度最大的國家。日本機器人密度為332，德國為273，中國僅為23。中國要達到同德國或者日本一樣的機器人密度，在未來幾年要安裝百萬臺以上機器人。全球機器人供應商都看到了這一巨大的商機，紛紛在中國建造機器人生產廠，希望得到更多的市場機遇。

圖3 2005-2012年中國市場機床銷售數據

原因3：人力資源的供給不足將促進工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展。

老齡化問題將是我國面臨的一個重要問題，由于我國計劃生育政策等原因，致使我國老齡化社會來得比其他國家更快、更猛烈。《中國人口老齡化發(fā)展趨勢預測研究報告》指出：中國于1999年進入老齡社會，是較早進入老齡社會的發(fā)展中國家之一。從2001年到2020年，中國將平均每年新增596萬老年人口，到2020年，老年人口將達到2.48億，老齡化水平將達到17.17%，其中，80歲及以上老年人口將達3067萬人。從2021年到2050年中國老年人口數量平均每年增加620萬人，到2050年，老年人口總量將超過4億，其中，80歲及以上老年人口將達9448萬，占老年人口的21.78%?！吨腥A人民共和國2012年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》指出： 2012年末我國大陸總人口為135404萬人，其中60周歲及以上人口19390萬人，占總人口的14.3%，比上年末提高0.59%。人口的老齡化將減少勞動人口的比例，造成人力資源不足。為了彌補老齡化帶來的人力資源不足，我們必須開發(fā)機器人等智能裝備，來接替現(xiàn)在一線的工人。

原因4：人力成本上升致使企業(yè)不得不用機器人。

美國波士頓咨詢集團（BCG）指出：中國工廠工人成本2000年時只有美國的3%，2010年提高至9%，2015年將會達到17%。而到2016年，美國與中國的單位勞動成本之差將收窄至每小時7美分，再考慮其他因素：美元對人民幣升值（BCG預計年增長4%）、運費、稅金及美國制造業(yè)生產效率的提高等因素，5年內“中國制造”的低成本優(yōu)勢將不復存在。中國企業(yè)依靠廉價勞動力所形成的競爭優(yōu)勢正逐步消失，中國企業(yè)實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的正確出路就是由勞動密集型走向自動化。從表1可以看出我國快速增長的勞動力成本。

原因5：機器人成本下降為機器人應用提供了更大空間。

目前工業(yè)機器人的性能不斷提高，機器人在精度和質量方面的優(yōu)勢日益明顯，同時機器人的成本卻在以每年大約4%下降，這也為機器人從陽春白雪到下里巴人提供了機會。例如，

165kg的工業(yè)機器人2010年成本是29萬元，到2013年已經下降到了24萬元。目前SCARA機器人價格是6萬元，到2022年預計為4.2萬元，投資回報只需2.5個月。人力成本的上升和機器人成本的下降，這無疑為企業(yè)家提供了新的、更有競爭優(yōu)勢的方案。

表1：勞動力成本比較（單位：美元）

中國從一個制造大國走向制造強國，需要裝備大量的工業(yè)機器人，采用工業(yè)機器人可以提高產品品質，提高生產效率，降低制造成本。中國將成為世界最大的工業(yè)機器人需求市場，巨大需求給中國工業(yè)機器人產業(yè)大發(fā)展帶來了機遇。市場對工業(yè)機器人的巨大需求是工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展的原動力。

（2）難得的窗口期

隨著我國機器人市場的不斷擴大，迎來了我國工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展的黃金期，也成為我國工業(yè)機器人產業(yè)走出困境的一個重要窗口期。

國產機器人有很多的優(yōu)勢，只要發(fā)揮這些優(yōu)勢，就能不斷擴大市場份額。從目前情況看，我國機器人產業(yè)盡管規(guī)模還比較小，但經過幾十年的發(fā)展，從設計、材料、制造和應用都積累了相當的經驗，對國產機器人存在的問題和不足非常清楚，只要國內企業(yè)揚長避短，發(fā)揮成本、服務等方面的優(yōu)勢，就能占得先機。在人才方面，經過幾十年的發(fā)展，我國已經培養(yǎng)了大批人才，其中包括研究和應用方面的人才，這是我國工業(yè)機器人騰飛的基礎和必要條件。在人力資源成本方面，雖然我國的人力資源成本已經上升了不少，但相比歐美等發(fā)達國家還有很大的競爭力，所以我國應該抓住這個難得的窗口期，充分發(fā)揮國內企業(yè)在服務、價格等方面的優(yōu)勢，一舉取得工業(yè)機器人產業(yè)的全面勝利。

（3）專用工業(yè)機器人將成為重要的突破口

由于受機器人成熟度、可靠性、基礎部件不過關等因素的約束，在通用工業(yè)機器人方面，國產機器人全面趕超世界一流企業(yè)的工業(yè)機器人還需一定的時日。但由于我國經濟轉型，一些勞動密集型企業(yè)急需大量價位較低、功能相對簡單的專用機器人，這將是我國工業(yè)機器人打翻身仗的突破口。

例如，佛山鼎峰2013年生產并使用了400臺注塑機器人，企業(yè)預測2014年將達到4500臺，這樣的專用工業(yè)機器人將在自產自用中逐漸成熟，并逐漸進入商品市場。

當然，通用機器人也要從零部件開始抓起，通過政策的引導和支持，在試用中不斷完善，不斷擴大市場占有率。

2.面臨的挑戰(zhàn)

（1）與狼共舞

工業(yè)機器人是一種典型的實踐性技術，應用是技術進步的動力。我國工業(yè)機器人經過40年的艱難發(fā)展，基本掌握了工業(yè)機器人的設計制造技術和機器人應用解決方案，有了一支具有一定水平的技術隊伍。目前，我國已經能夠生產具有國際先進水平的焊接、搬運機器人系列產品，不少品種已經實現(xiàn)了小批量生產。據粗略估計，目前我國至少有上百家企業(yè)在投入工業(yè)機器人研發(fā)。

剛剛起步的中國機器人產業(yè)面臨著眾多國外知名機器人品牌的競爭，從2004年KUKA在上海青浦工業(yè)園建立生產和裝配基地，2005年ABB在上海投產機器人生產線，并設立全球性機器人研究中心……全球各大機器人廠商紛紛在中國建立生產基地，瞄準了中國這個未來最大的工業(yè)機器人市場。在巨大的市場面前，中國弱小的工業(yè)機器人產業(yè)將直接跟國際巨頭短兵相接，爭奪市場，我們面臨的壓力可想而知。

（2）政策有待完善

目前，我國對工業(yè)機器人整機進口零關稅，而機器人部件進口有關稅，由于我國自主研發(fā)的機器人零部件，如減速機、控制器、電機和驅動器等還不過關，這些核心部件必須從國外進口，不僅訂貨貴，而且訂貨周期長，所以我國自己組裝的工業(yè)機器人在價格上并沒有太多的優(yōu)勢，再加上可靠性較差、使用成本較高， 導致市場競爭力較差。在科技部的支持下，從“十二五”開始，立項集中突破工業(yè)機器人的核心部件，目前已經取得了階段性成果，控制器和電機與驅動器在技術上實現(xiàn)了突破，正在推廣驗證。機器人減速器是最難攻克的一個核心部件，從現(xiàn)在的情況看，在傳動效率、剛度和回差精度方面還有一定的差距，需要持續(xù)攻關。

面對不甚完善的工業(yè)機器人政策，相關部門應設立專題進行研究，制定最適合中國工業(yè)機器人發(fā)展的政策，扶植中國機器人產業(yè)的發(fā)展。

四、我國工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展建議

1.重點發(fā)展專用工業(yè)機器人，并在重點行業(yè)規(guī)?；瘧谩?/p>

通用型工業(yè)機器人國外已經比較成熟，我國只能追趕和不斷完善。而各行各業(yè)所需的大量專用工業(yè)機器人是目前我國勞動密集型產業(yè)轉型升級過程中急需裝備，它可以代替生產線上的工人完成重復性勞動。這種工業(yè)機器人要求價格低，但在精度方面要求不高，故可以充分發(fā)揮我國低成本制造的優(yōu)勢，一舉占領市場。目前，我國在3C、食品加工與物流等行業(yè)都需要大量專用工業(yè)機器人。國內企業(yè)應該選準行業(yè)，推動在行業(yè)的規(guī)?；瘧?。

2.突破工業(yè)機器人核心部件，取得工業(yè)機器人戰(zhàn)役的全面勝利。

工業(yè)機器人核心部件，包括專用工業(yè)機器人所需的核心部件，都需要給予大力度的支持。核心部件目前已經成為制約我國工業(yè)機器人發(fā)展的最大瓶頸，只有突破這些核心部件，才能降低我國機器人的生產制造成本(進口工業(yè)機器人部件不僅有一定的關稅，而且購買成本比其他國家要高很多，致使我國工業(yè)機器人的制造成本沒有太多的優(yōu)勢），提高我國工業(yè)機器人產品的市場競爭力。

我國應該持續(xù)支持研究工業(yè)機器人所需的高精度減速機、伺服電機和驅動器、控制器等。

3.制定國產工業(yè)機器人的相關扶植政策，促進國產機器人的產業(yè)化。

我們應該加強市場調研和政策研究，在自主工業(yè)機器人推廣應用階段，推出相應的稅收優(yōu)惠和扶持政策，鼓勵企業(yè)使用國產自主機器人。如日本，當年對使用和生產工業(yè)機器人的國內企業(yè)都給予了相應的補貼和大力的支持，為其快速成為機器人王國起到了巨大的推動作用，同時也解決了當時日本人力資源不足的問題。比如：以銷售合同及發(fā)票為準，對生產使用國產工業(yè)機器人的企業(yè)進行補貼，每臺補貼銷售價的10%；以報關清單為準，對出口工業(yè)機器人企業(yè)進行補貼（除退稅之外的），每臺補貼銷售價的10%。

4.成立中國機器人行業(yè)協(xié)會。

聯(lián)合國內有志于工業(yè)機器人產品開發(fā)、制造和應用的高校、研究所和企業(yè)，共同打造國產機器人產業(yè)鏈和產業(yè)聯(lián)盟，成立中國機器人行業(yè)協(xié)會。協(xié)會在統(tǒng)籌規(guī)劃、數據統(tǒng)計、市場調研、標準制定等方面開展工作，以規(guī)范企業(yè)的行為，避免行業(yè)的無序競爭，為政府決策提供必要的支撐。

總之，機器人的制造及應用水平，代表了一個國家的制造業(yè)水平，發(fā)展機器人產業(yè)應上升到國家戰(zhàn)略高度。工業(yè)機器人的廣泛使用是我國從制造業(yè)大國走向制造業(yè)強國的重要手段和途徑。目前，我國機器人產業(yè)化正處于關鍵轉折點和重要窗口期，如果政府能夠給予資金和政策上的大力支持，我國機器人產業(yè)將步入發(fā)展快車道。

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