王喜文

【摘要】伴隨著快速發(fā)展的數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)的高級(jí)化，物與物通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接的物聯(lián)網(wǎng)社會(huì)正在逐漸成為現(xiàn)實(shí)，機(jī)器人也將迎來(lái)巨大轉(zhuǎn)機(jī)。歐美各國(guó)意識(shí)到了這個(gè)巨大的變化，開(kāi)始謀劃搶占新一輪工業(yè)革命的先機(jī)，掌控新一代機(jī)器人技術(shù)與市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)。作為制造業(yè)大國(guó)和機(jī)器人大國(guó)，日本政府推出《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，旨在使機(jī)器人技術(shù)在日本得到極大產(chǎn)業(yè)化。2015年，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)正式進(jìn)入啟動(dòng)期。同時(shí)，2015年5月份國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《中國(guó)制造2025》也將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。機(jī)器人在解決勞動(dòng)力不足、提高各領(lǐng)域工作效率、改進(jìn)各領(lǐng)域工作質(zhì)量等方面發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用。隨著機(jī)器人的更加智能化，機(jī)器人對(duì)各個(gè)領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生顛覆性的影響。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人+ 工業(yè)4.0 智能制造

【中圖分類號(hào)】 TP2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2016.15.004

發(fā)達(dá)國(guó)家為何紛紛將“機(jī)器人”上升為國(guó)家戰(zhàn)略？

英國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2014年的一份報(bào)告顯示，從2004年到2013年機(jī)器人專利以3倍的速度遞增，各國(guó)在過(guò)去的10年中發(fā)表了12萬(wàn)個(gè)機(jī)器人技術(shù)專利。機(jī)器人技術(shù)專利最多的國(guó)家是日本，為31%，美國(guó)排在第二位，為19%，其次是德國(guó)（17%）、中國(guó)（10%）、韓國(guó)（9%）、法國(guó)（3%）、英國(guó)（2%）。

如果參照這份研究報(bào)告的話，除了我國(guó)之外，機(jī)器人六大強(qiáng)國(guó)依次為：日本、美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、法國(guó)和英國(guó)。近三年來(lái)，這六個(gè)機(jī)器人強(qiáng)國(guó)陸續(xù)出臺(tái)與機(jī)器人有關(guān)的國(guó)家戰(zhàn)略，將機(jī)器人視為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)力。例如：2012年，韓國(guó)發(fā)布《機(jī)器人未來(lái)戰(zhàn)略2022》；2013年，美國(guó)發(fā)布《機(jī)器人發(fā)展路線圖》，德國(guó)發(fā)布《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》，法國(guó)發(fā)布《機(jī)器人行動(dòng)計(jì)劃》；2014年，英國(guó)發(fā)布《機(jī)器人和自主系統(tǒng)戰(zhàn)略2020》；2015年，日本發(fā)布《機(jī)器人新戰(zhàn)略》。

這些舉措的背景之一是，伴隨著快速發(fā)展的數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)的高級(jí)化，物與物通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接的物聯(lián)網(wǎng)社會(huì)正在逐漸成為現(xiàn)實(shí)，機(jī)器人也將迎來(lái)巨大轉(zhuǎn)機(jī)。歐美各國(guó)意識(shí)到了這個(gè)巨大的變化，開(kāi)始謀劃搶占新一輪工業(yè)革命的先機(jī)，掌控新一代機(jī)器人技術(shù)與市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)。

“機(jī)器人大國(guó)”日本將憑借《機(jī)器人新戰(zhàn)略》應(yīng)對(duì)工業(yè)4.0

“機(jī)器人大國(guó)”日本發(fā)布的《機(jī)器人新戰(zhàn)略》受到了世界各國(guó)的關(guān)注。伴隨德國(guó)工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，生產(chǎn)制造領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人將不斷地升級(jí)為智能機(jī)器人。作為制造業(yè)大國(guó)和機(jī)器人大國(guó)，日本如坐針氈——如果不推出機(jī)器人國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃的話，日本作為機(jī)器人大國(guó)的地位岌岌可危。2015年1月23日，日本政府公布了《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，旨在使機(jī)器人技術(shù)在日本得到極大產(chǎn)業(yè)化。

1954年，美國(guó)人喬治·德沃爾首先提出了“工業(yè)機(jī)器人”的概念，并于1962年由美國(guó)Unimation和AMF公司實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)進(jìn)行銷(xiāo)售。雖然工業(yè)機(jī)器人并不是誕生在日本，但是日本卻將工業(yè)機(jī)器人發(fā)揚(yáng)光大，并成為了當(dāng)今世界最大的工業(yè)機(jī)器人王國(guó)。日本既是工業(yè)機(jī)器人的最大制造國(guó)也是最大消費(fèi)國(guó)。

美國(guó)在上世紀(jì)60年代制造了現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人，1967年日本川崎重工引進(jìn)美國(guó)技術(shù)，此后伴隨著日本汽車(chē)和電子制造業(yè)的崛起，工業(yè)機(jī)器人被大量引入汽車(chē)和電子制造業(yè)中。1980年代，德國(guó)才將工業(yè)機(jī)器人引入紡織業(yè)中。而上世紀(jì)80年代以來(lái)，日本機(jī)器人以制造業(yè)工廠應(yīng)用為主，已然實(shí)現(xiàn)了迅速普及。尤其是，機(jī)器人在主要需求領(lǐng)域——汽車(chē)與電子制造產(chǎn)業(yè)中的安裝使用，帶動(dòng)了生產(chǎn)效率的大幅提高?？梢哉f(shuō)，正是機(jī)器人應(yīng)用，造就了20世紀(jì)80年代日本經(jīng)濟(jì)的輝煌。

盡管日本依然保持“機(jī)器人大國(guó)”地位，但是，日本機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域是制造業(yè)。在生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中，基于生產(chǎn)的穩(wěn)定性與節(jié)約勞動(dòng)力成本的考慮，日本大量使用了機(jī)器人。假設(shè)日本對(duì)機(jī)器人的著眼點(diǎn)依然停留在制造業(yè)的話，必將落后于“網(wǎng)絡(luò)化”“移動(dòng)化”“智能化”的發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)也將逐漸消失，甚至被邊緣化。

所以，日本要大力推動(dòng)《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，用以實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo)。

世界機(jī)器人創(chuàng)新基地——鞏固機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育能力。增加產(chǎn)、學(xué)、官合作，增加用戶與廠商的對(duì)接機(jī)會(huì)，誘發(fā)創(chuàng)新，同時(shí)推進(jìn)人才培養(yǎng)、下一代技術(shù)研發(fā)，開(kāi)展國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化等工作。

世界第一的機(jī)器人應(yīng)用國(guó)家。為了在制造、服務(wù)、醫(yī)療護(hù)理、基礎(chǔ)設(shè)施、自然災(zāi)害應(yīng)對(duì)、工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域廣泛使用機(jī)器人，在戰(zhàn)略性推進(jìn)機(jī)器人開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的同時(shí)，打造應(yīng)用機(jī)器人所需的環(huán)境。

邁向世界領(lǐng)先的機(jī)器人新時(shí)代。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，數(shù)據(jù)的高級(jí)應(yīng)用形成了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型社會(huì)。所以，所有物體都將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，日常生活中將產(chǎn)生無(wú)數(shù)的大數(shù)據(jù)。進(jìn)一步而言，數(shù)據(jù)本身也將是附加值的來(lái)源。因此，要隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型社會(huì)的到來(lái)，制定著眼于機(jī)器人新時(shí)代的戰(zhàn)略。

日本政府認(rèn)為，為實(shí)現(xiàn)這三大目標(biāo)，要推進(jìn)機(jī)器人相互聯(lián)網(wǎng)、自律性存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)應(yīng)用等規(guī)則，并積極申請(qǐng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，平臺(tái)安全以及標(biāo)準(zhǔn)化也是不可或缺的。日本政府計(jì)劃從2015到2020年的5年間，最大限度應(yīng)用包括政府制度改革在內(nèi)的多種政策，擴(kuò)大機(jī)器人開(kāi)發(fā)投資，推進(jìn)1000億日元規(guī)模的機(jī)器人扶持項(xiàng)目，從而應(yīng)對(duì)工業(yè)4.0，迎接第四次工業(yè)革命。屆時(shí)，機(jī)器人不再是簡(jiǎn)單地替代人類勞動(dòng)的概念，而是“與人之間形成互助互補(bǔ)的關(guān)系，與人一起創(chuàng)造高附加值的合作伙伴”。

日本為何熱衷于機(jī)器人？

孫正義1957年出生于日本，國(guó)際知名投資人，軟件銀行集團(tuán)董事長(zhǎng)兼總裁，被全球商界譽(yù)為日本的“比爾蓋茨+巴菲特”。1998年開(kāi)始，孫正義投資阿里巴巴，成為阿里巴巴第一大股東。2014年9月16日，隨著阿里巴巴成功赴美國(guó)上市，馬云成為中國(guó)首富，孫正義則間接晉升為亞洲首富，財(cái)富凈值漲至166億美元。在日本經(jīng)濟(jì)30年幾乎零增長(zhǎng)局面之下，孫正義卻驚世駭俗地?cái)嘌裕骸埃?050年）日本的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力將能夠成為全球第一，日本將不再是‘日沉之國(guó)’，而將復(fù)活為‘日出之國(guó)’。”并表示，未來(lái)的投資重點(diǎn)方向?qū)摹盎ヂ?lián)網(wǎng)”轉(zhuǎn)向“機(jī)器人”。

孫正義提出了一個(gè)日本經(jīng)濟(jì)復(fù)活方程式：“勞動(dòng)生產(chǎn)率×就業(yè)人口=競(jìng)爭(zhēng)力”，提升生產(chǎn)率要靠智能制造，而解決勞動(dòng)人口問(wèn)題，則要靠機(jī)器人。

為此，孫正義提出了自己革命性的想法：大力發(fā)展機(jī)器人。他認(rèn)為，日本2050年若能導(dǎo)入3000萬(wàn)個(gè)可24小時(shí)工作（3倍于工人）的工業(yè)機(jī)器人，就相當(dāng)于增加了9000萬(wàn)制造業(yè)勞動(dòng)人口，而支付給每臺(tái)機(jī)器人的“平均月薪”僅為1.7萬(wàn)日元（約1000元人民幣）。這無(wú)疑將讓日本扭轉(zhuǎn)勞動(dòng)人口方面的劣勢(shì)?；蛟S，日本經(jīng)濟(jì)GDP真會(huì)在2050年成為全球第一？

當(dāng)然，孫正義并不僅僅盯著“工業(yè)機(jī)器人”，而是更加看好服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用市場(chǎng)。孫正義認(rèn)為：“電子產(chǎn)品一代是為數(shù)字技術(shù)而生，很小的時(shí)候就知道該怎么做。我的孫女不到一歲時(shí)就知道如何打開(kāi)iPad來(lái)查看照片。若很小的時(shí)候就讓他們與機(jī)器人交談，長(zhǎng)大后與機(jī)器人一起生活也會(huì)覺(jué)得很自然。”

2015年2月，軟銀正式推出了備受外界矚目的機(jī)器人Pepper。而且孫正義對(duì)Pepper采取的是開(kāi)源研發(fā)策略，促進(jìn)Pepper的擴(kuò)展應(yīng)用，與蘋(píng)果創(chuàng)建“iPhone生態(tài)系統(tǒng)”異曲同工。

2015年6月，阿里巴巴集團(tuán)宣布同富士康及日本軟銀旗下機(jī)器人控股子公司達(dá)成戰(zhàn)略合作，阿里及富士康分別向機(jī)器人公司注資145億日元，并分別持股20%，而該公司生產(chǎn)的Pepper情感機(jī)器人將啟動(dòng)量產(chǎn)?；ヂ?lián)網(wǎng)巨頭的動(dòng)態(tài)總是產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)的風(fēng)向標(biāo)，此番馬云投資機(jī)器人，也進(jìn)一步刺激了市場(chǎng)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的關(guān)注，不過(guò)服務(wù)機(jī)器人要從誘人的概念走向真實(shí)的市場(chǎng)需求，還有很長(zhǎng)的路要走。業(yè)內(nèi)將阿里投資機(jī)器人視為戰(zhàn)略布局，認(rèn)為其以此為開(kāi)端將進(jìn)軍人工智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。而馬云在公開(kāi)場(chǎng)合也表示，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有望在醫(yī)療、公共服務(wù)、研究和智能家居等方面成為催化科技突破的關(guān)鍵領(lǐng)域。

馬云、富士康和日本軟銀之間的合作互補(bǔ)性非常強(qiáng)。阿里巴巴的云計(jì)算能力及大數(shù)據(jù)是服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，富士康具備制造業(yè)龍頭實(shí)力，而日本軟銀的Pepper機(jī)器人初期以日本作為目標(biāo)市場(chǎng)，因?yàn)樵摰貐^(qū)老齡化特征決定了產(chǎn)品的需求性更強(qiáng)。

“機(jī)器人”是《中國(guó)制造2025》的10大重點(diǎn)領(lǐng)域之一

我國(guó)一些省市也在大規(guī)模搞“機(jī)器換人”。“機(jī)器換人”是以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)技術(shù)紅利替代人口紅利。通過(guò)“機(jī)器換人”不僅能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、解決用工難題，還能提升職業(yè)健康和安全生產(chǎn)水平，將成為工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。因此，各地紛紛出臺(tái)“機(jī)器換人”行動(dòng)計(jì)劃。2013年11月，浙江嘉興市發(fā)布《嘉興市2014年度“機(jī)器換人”專項(xiàng)行動(dòng)方案》；2013年12月，浙江杭州市發(fā)布《關(guān)于開(kāi)展“機(jī)器換人”工作三年行動(dòng)計(jì)劃（2013～2015）》；2014年7月，佛山市順德區(qū)發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“機(jī)器代人”計(jì)劃 全面提升制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力實(shí)施辦法》；2014年8月，東莞市政府發(fā)布《東莞市推進(jìn)企業(yè)“機(jī)器換人”行動(dòng)計(jì)劃（2014～2016）》。通俗來(lái)講，“機(jī)器換人”就是在用工緊張和資源有限的情況下，通過(guò)提升機(jī)器的辦事效率，來(lái)提高企業(yè)的產(chǎn)出效益。

美國(guó)波士頓咨詢集團(tuán)（BCG）發(fā)布報(bào)告稱，對(duì)于中國(guó)這個(gè)全球制造業(yè)出口大國(guó)，工業(yè)機(jī)器人將為其節(jié)省約18%的勞動(dòng)力成本。過(guò)去20年，受益于廉價(jià)勞動(dòng)力，中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，但現(xiàn)在正面臨著工資上漲帶來(lái)的挑戰(zhàn)。經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)18年的探索期，中國(guó)正在大踏步地跨入這個(gè)時(shí)刻。數(shù)據(jù)顯示，2013年中國(guó)市場(chǎng)共銷(xiāo)售工業(yè)機(jī)器人近3.7萬(wàn)臺(tái)，約占全球銷(xiāo)量的五分之一，總銷(xiāo)量超過(guò)日本，成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）的預(yù)測(cè)，到2020年，這個(gè)體系產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售收入將達(dá)到3萬(wàn)億元。

在美國(guó)和日本，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，而我國(guó)起步較晚，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的探索期之后，直到2015年才迎來(lái)重大發(fā)展轉(zhuǎn)機(jī)。

1996～1997年，發(fā)那科、安川電機(jī)等國(guó)際知名機(jī)器人企業(yè)開(kāi)始進(jìn)駐中國(guó)。經(jīng)歷了十多年的引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新摸索，直到2012～2013年，國(guó)家級(jí)政策才開(kāi)始密集出臺(tái)，為市場(chǎng)啟動(dòng)期做好了準(zhǔn)備。2012年4月，科技部印發(fā)《服務(wù)機(jī)器人科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，要求把服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育成我國(guó)未來(lái)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。專項(xiàng)規(guī)劃將重點(diǎn)圍繞“一個(gè)目標(biāo)，三項(xiàng)突破，四大任務(wù)”進(jìn)行部署：一個(gè)目標(biāo)是指培育發(fā)展服務(wù)機(jī)器人新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)智能制造裝備技術(shù)發(fā)展；三項(xiàng)突破是指突破工藝技術(shù)、核心部件技術(shù)和通用集成平臺(tái)技術(shù)；四大任務(wù)是指重點(diǎn)發(fā)展公共安全機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、仿生機(jī)器人平臺(tái)和模塊化核心部件等。2012年5月，工信部出臺(tái)了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，圍繞重大智能制造成套裝備研發(fā)以及智能制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，開(kāi)發(fā)機(jī)器人感知系統(tǒng)、智能儀表等典型的智能測(cè)控裝置和部件并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2013年2月，發(fā)改委、財(cái)政部、工信部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于組織實(shí)施2013年智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)的通知》，重點(diǎn)支持?jǐn)?shù)字化車(chē)間、智能測(cè)控系統(tǒng)與裝置的研發(fā)應(yīng)用、智能制造系統(tǒng)在典型領(lǐng)域的示范應(yīng)用項(xiàng)目。2013年12月，工信部再度推出《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，計(jì)劃到2020年，形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，培育3～5家具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)和8～10個(gè)配套產(chǎn)業(yè)集群；工業(yè)機(jī)器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力明顯增強(qiáng)，高端產(chǎn)品市場(chǎng)占有率提高到45%以上，機(jī)器人密度（每萬(wàn)名員工使用機(jī)器人臺(tái)數(shù)）達(dá)到100以上，基本滿足國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需求；提出未來(lái)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠?chē)及零部件、紡織、物流、國(guó)防軍工、制藥、半導(dǎo)體、食品等行業(yè)。

2014年6月，習(xí)近平總書(shū)記在中國(guó)科學(xué)院第十七次院士大會(huì)、中國(guó)工程院第十二次院士大會(huì)上，提到機(jī)器人革命及他的思考，機(jī)器人再次受到了政府、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界等各方關(guān)注。

2015年，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)正式進(jìn)入啟動(dòng)期。同時(shí)，2015年5月份國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《中國(guó)制造2025》也將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，并計(jì)劃到2025年將我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，建立完善的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，成為世界領(lǐng)先的機(jī)器人研發(fā)、制造及系統(tǒng)集成中心，下一代機(jī)器人研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)明顯突破，具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的服務(wù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)批量規(guī)模生產(chǎn)，在人民生活社會(huì)服務(wù)和國(guó)防建設(shè)中普及應(yīng)用。

工業(yè)4.0帶來(lái)機(jī)器人的進(jìn)化

2009～2012年歐洲深陷債務(wù)危機(jī)，德國(guó)經(jīng)濟(jì)卻一枝獨(dú)秀，依然堅(jiān)挺。德國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力來(lái)自其基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)所維持的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于德國(guó)而言，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)力，制造業(yè)的發(fā)展是德國(guó)工業(yè)增長(zhǎng)不可或缺的因素，基于這一共識(shí)，德國(guó)政府傾力推動(dòng)進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新，其關(guān)鍵詞是“工業(yè)4.0”。

工業(yè)4.0的誕生背景。新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，催生了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、工業(yè)可編程控制器等的創(chuàng)新和應(yīng)用，推動(dòng)了制造業(yè)生產(chǎn)方式和發(fā)展模式的深刻變革。在這一過(guò)程中，盡管德國(guó)擁有世界一流的機(jī)器設(shè)備和裝備制造業(yè)，尤其在嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化工程領(lǐng)域更是處于領(lǐng)軍地位，但德國(guó)工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及其相對(duì)弱項(xiàng)也顯而易見(jiàn)。一方面，機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域的全球競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，不僅美國(guó)積極重振制造業(yè)，亞洲的機(jī)械設(shè)備制造商也正在奮起直追，威脅著德國(guó)制造商在全球市場(chǎng)的地位。另一方面，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是德國(guó)工業(yè)的相對(duì)弱項(xiàng)。為了保持作為全球領(lǐng)先的裝備制造供應(yīng)商以及在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，面對(duì)新一輪技術(shù)革命的挑戰(zhàn)，德國(guó)推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，其目的就是充分發(fā)揮德國(guó)的制造業(yè)基礎(chǔ)及傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，大力推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，形成信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS），以便在向未來(lái)制造業(yè)邁進(jìn)的過(guò)程中先發(fā)制人，與美國(guó)爭(zhēng)奪新一輪工業(yè)革命的話語(yǔ)權(quán)。

實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是積極應(yīng)對(duì)新一輪工業(yè)革命，爭(zhēng)奪國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和話語(yǔ)權(quán)的重要舉措。為此，德國(guó)的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略詳盡描繪了信息物理系統(tǒng)（CPS）概念。希望利用CPS系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)新的制造方式，通過(guò)傳感器物聯(lián)網(wǎng)緊密連接物理現(xiàn)實(shí)世界，將網(wǎng)絡(luò)空間的高級(jí)計(jì)算能力有效運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中，從而實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，使得在生產(chǎn)制造過(guò)程中，與設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過(guò)傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。

從某種意義上說(shuō)，“工業(yè)4.0”是德國(guó)希望改變信息技術(shù)不斷融入制造業(yè)所造成的支配地位。一旦制造業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)都被云計(jì)算接管，那么制造業(yè)還是制造業(yè)嗎？所以，“工業(yè)4.0”希望用“信息物理系統(tǒng)”升級(jí)“智能工廠”中的“生產(chǎn)設(shè)備”，使生產(chǎn)設(shè)備因信息物理系統(tǒng)而獲得智能，使工廠成為一個(gè)實(shí)現(xiàn)自律分散型系統(tǒng)的“智能工廠”。那時(shí)，云計(jì)算不過(guò)是制造業(yè)中的一個(gè)使用對(duì)象，不會(huì)成為掌控生產(chǎn)制造的中樞所在。

在德國(guó)，“工業(yè)4.0”概念被認(rèn)為是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，旨在通過(guò)深度應(yīng)用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等技術(shù)手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。與美國(guó)的第三次工業(yè)革命說(shuō)法不同，德國(guó)“工業(yè)4.0”認(rèn)為，在制造業(yè)領(lǐng)域，將各種資源、信息、物品和人融合在一起，相互聯(lián)網(wǎng)的眾多CPS系統(tǒng)組成了“工業(yè)4.0”。CPS包括智能設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)制造業(yè)務(wù)流程管理，從生產(chǎn)原材料采購(gòu)到產(chǎn)品出廠，整個(gè)生產(chǎn)制造和物流管理過(guò)程，都基于信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、可視化的智能制造。

制造業(yè)內(nèi)植入互聯(lián)網(wǎng)，是深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)界限、全民化、信息化、傳播速度快等特性，創(chuàng)新制造模式、整合生產(chǎn)資源、提升生產(chǎn)效率，從而促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。德國(guó)“工業(yè)4.0”是制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化的一個(gè)體現(xiàn)。具體而言，就是在“智能工廠”以“智能生產(chǎn)”方式制造“智能產(chǎn)品”，整個(gè)過(guò)程貫穿以“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同”。

“工業(yè)3.0”與“工業(yè)4.0”的差別。“工業(yè)4.0”時(shí)代的智能化，是在“工業(yè)3.0”時(shí)代的自動(dòng)化技術(shù)和架構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從集中式中央控制向分散式增強(qiáng)控制的生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，利用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)讓生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)，從而形成一個(gè)可以柔性生產(chǎn)的、滿足個(gè)性化需求的大批量生產(chǎn)模式。

20世紀(jì)70年代后期，自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)始用于生產(chǎn)制造之中。此后，許多工廠都在不斷探索如何提高生產(chǎn)效率，如何提高生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)的靈活性。一些工廠從機(jī)械制造的角度提出了機(jī)電一體化、管控一體化。機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)了流水線工藝，按順序操作，為大批量生產(chǎn)提供了技術(shù)保障，提高了生產(chǎn)效率；管控一體化基于中央控制能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理，一定程度上節(jié)約了生產(chǎn)制造的成本，提高了生產(chǎn)質(zhì)量。但是，兩者都無(wú)法解決生產(chǎn)制造的靈活性問(wèn)題。

如今，隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品需求的變化，使得靈活性進(jìn)一步成為生產(chǎn)制造領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)。具體而言，由于技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁，產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短。對(duì)于制造業(yè)工廠來(lái)說(shuō)，既要考慮對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的快速響應(yīng)能力，又要考慮因生命周期縮短而減少產(chǎn)品批量。隨之而來(lái)的，是成本提升和價(jià)格壓力問(wèn)題。

“工業(yè)4.0”則讓生產(chǎn)靈活性的挑戰(zhàn)成為新的機(jī)遇，將現(xiàn)有的自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)與迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)相融合來(lái)解決柔性化生產(chǎn)問(wèn)題。“個(gè)性化”是有針對(duì)性的、量身定制的代名詞；“規(guī)?；币馕吨笈?、重復(fù)生產(chǎn)。“工業(yè)4.0”時(shí)代的智能制造就是讓“個(gè)性化”和“規(guī)?；边@兩個(gè)在工業(yè)生產(chǎn)中相互矛盾的概念相互融合的生產(chǎn)方式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段讓供應(yīng)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)更加緊密聯(lián)系、高效協(xié)作，使得個(gè)性化產(chǎn)品能夠以高效率的批量化方式生產(chǎn)，即大規(guī)模定制生產(chǎn)。

通過(guò)比較，可以看出，大規(guī)模定制既保留了大規(guī)模生產(chǎn)的低成本和高速度，又具有定制生產(chǎn)的靈活性，將工業(yè)化和個(gè)性化比較完美地結(jié)合在了一起。大規(guī)模定制生產(chǎn)也是企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)的新方法，是制造業(yè)企業(yè)獲得成功的一種新的思維模式。大規(guī)模定制以顧客愿意支付的價(jià)位和能獲得一定利潤(rùn)的成本，來(lái)高效率地進(jìn)行產(chǎn)品定制，滿足顧客的個(gè)性化需要。

定制產(chǎn)品由于更接近互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的個(gè)性化需求，所以比標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品有更大的價(jià)值空間。此外，大規(guī)模定制生產(chǎn)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，使供應(yīng)商、制造商、經(jīng)銷(xiāo)商以及顧客之間的關(guān)系更加緊密。借助互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)平臺(tái)進(jìn)行大規(guī)模定制也可以實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者、經(jīng)銷(xiāo)商和制造商等多方的“滿意”與“共贏”。

更好地滿足個(gè)性化需求，提高生產(chǎn)線的柔性是制造業(yè)長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制，需要的是動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式?！肮I(yè)4.0”報(bào)告中描述的動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式主要是指從事作業(yè)的機(jī)器人（工作站）能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)訪問(wèn)所有相關(guān)信息，并根據(jù)信息內(nèi)容，自主切換生產(chǎn)方式以及更換生產(chǎn)材料，從而調(diào)整成為最匹配的生產(chǎn)作業(yè)模式。動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)為每個(gè)客戶、每個(gè)產(chǎn)品提供不同的設(shè)計(jì)、零部件構(gòu)成、產(chǎn)品訂單、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)制造、物流配送，杜絕整個(gè)鏈條中的浪費(fèi)環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同，動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式在生產(chǎn)之前或者生產(chǎn)過(guò)程中，都能夠隨時(shí)變更最初的設(shè)計(jì)方案。

為此，“工業(yè)4.0”描繪的智能工廠中，固定的生產(chǎn)線概念消失了，采取了可以動(dòng)態(tài)、有機(jī)地重新構(gòu)成的模塊化生產(chǎn)方式。例如，生產(chǎn)模塊可以視為一個(gè)“信息物理系統(tǒng)（CPS）”，正在進(jìn)行裝配的汽車(chē)能夠自動(dòng)在生產(chǎn)模塊間穿梭，接受所需的裝配作業(yè)。其中，如果生產(chǎn)、零部件供給環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸，能夠及時(shí)調(diào)度其他車(chē)型的生產(chǎn)資源或者零部件，繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。也就是為每個(gè)車(chē)型自動(dòng)地選擇適合的生產(chǎn)模塊，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的裝配作業(yè)。在這種動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式下，可以發(fā)揮出MES原本的綜合管理功能，能夠動(dòng)態(tài)管理設(shè)計(jì)、裝配、測(cè)試整個(gè)生產(chǎn)流程，既保證了生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，又可以使生產(chǎn)種類實(shí)現(xiàn)多樣化。

“工業(yè)4.0”描述的智能制造。自動(dòng)化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)匯集到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，然后通過(guò)信息管理系統(tǒng)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，從而制定出正確的決策。這些決策附加給自動(dòng)化設(shè)備的是“智能”，從而提高生產(chǎn)靈活性和資源利用率，增強(qiáng)顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關(guān)聯(lián)度，并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價(jià)值。

全球化分工使得各項(xiàng)生產(chǎn)要素加速流動(dòng)，市場(chǎng)趨勢(shì)變化和產(chǎn)品個(gè)性化需求對(duì)工廠的生產(chǎn)響應(yīng)時(shí)間和柔性化生產(chǎn)能力提出了更高的要求。“工業(yè)4.0”時(shí)代，生產(chǎn)智能化通過(guò)基于信息化的機(jī)械、知識(shí)、管理和技能等多種要素的有機(jī)結(jié)合，從著手生產(chǎn)制造之前，就按照交貨期、生產(chǎn)數(shù)量、優(yōu)先級(jí)、工廠現(xiàn)有資源（人員、設(shè)備、物料）的有限生產(chǎn)能力，自動(dòng)制訂出科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃。從而提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅下降，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，從而最終實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)營(yíng)的全面優(yōu)化變革。

傳統(tǒng)制造業(yè)時(shí)代，材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三個(gè)要素。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命，必然導(dǎo)致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。但是，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)到智能手機(jī)等移動(dòng)終端的演進(jìn)，越來(lái)越多功能強(qiáng)大的智能設(shè)備以無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設(shè)備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動(dòng)著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)（CPS）的方式相融合。也可以說(shuō)，是這種技術(shù)進(jìn)步使得制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了資源、信息、物品、設(shè)備和人的互通互聯(lián)。

通過(guò)互通互聯(lián)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和以前的自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合在一起，生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)備之間、工人與設(shè)備之間的合作，把整個(gè)工廠內(nèi)部聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應(yīng)，能夠開(kāi)展個(gè)性化的生產(chǎn)制造，可以調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)率，還可以調(diào)整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。

而機(jī)器人的價(jià)值，最開(kāi)始就是在工業(yè)領(lǐng)域普及而受到全球認(rèn)可的。尤其是在汽車(chē)與電子制造產(chǎn)業(yè)中，機(jī)器人的安裝使用，帶動(dòng)了生產(chǎn)效率的大幅提高。新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，催生了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、工業(yè)可編程控制器等的創(chuàng)新和應(yīng)用，推動(dòng)了制造業(yè)生產(chǎn)方式和發(fā)展模式的深刻變革。德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，旨在通過(guò)深度應(yīng)用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等技術(shù)手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

生產(chǎn)制造領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人也將成為智能制造的主力軍，因?yàn)?，制造業(yè)是機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，例如，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)、電子制造產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)中，大量使用各種機(jī)器人。

德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國(guó)。機(jī)器人在德國(guó)制造業(yè)中的應(yīng)用率相對(duì)較高，每四個(gè)就業(yè)崗位就有一個(gè)工業(yè)機(jī)器人。以往德國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化模式的主要特點(diǎn)在于分工合作，未來(lái)則是基于動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式，將具備一定智能的機(jī)器人個(gè)體，通過(guò)數(shù)據(jù)交互從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。

案例1 寶馬汽車(chē)：機(jī)器人“接管工廠”

機(jī)器人這一工業(yè)革命時(shí)代“標(biāo)志性硬件”的普及，使工人得到了極大的解放。數(shù)據(jù)顯示，在德國(guó)，平均每1萬(wàn)名工人就擁有273臺(tái)機(jī)器人。

德國(guó)汽車(chē)制造業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)程度和智能程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎我們的想象。整個(gè)車(chē)間只有寥寥數(shù)名工人，一條條生產(chǎn)線旁，大量機(jī)器人有規(guī)律地忙碌著，恍如未來(lái)工廠。生產(chǎn)流程都被切分為許多非常細(xì)小的片段，每個(gè)片段都按照計(jì)算機(jī)程序的設(shè)定，嚴(yán)格遵循既定的順序加工，片段之間用高精度的自動(dòng)化傳動(dòng)機(jī)制聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期。

據(jù)媒體報(bào)道，位于沈陽(yáng)的寶馬鐵西工廠，機(jī)器人正在大規(guī)模進(jìn)行接管。目前該工廠的車(chē)身車(chē)間就已經(jīng)有642臺(tái)機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人有自己明確的工作職責(zé)，它們?cè)诓煌纳a(chǎn)線上專業(yè)且吃苦耐勞地忙碌著。從樓上望下去，整個(gè)車(chē)間幾乎看不到工人。

據(jù)說(shuō)德國(guó)制造業(yè)有一個(gè)根深蒂固的觀念，工人總是無(wú)法避免出錯(cuò)，為此，他們想到把每個(gè)工序都分解成機(jī)器能執(zhí)行的細(xì)小任務(wù)，讓永不出錯(cuò)的機(jī)器人來(lái)完成。也就是，未來(lái)工廠將完全由機(jī)器自己生產(chǎn)，而人的作用只是做程序設(shè)計(jì)，下達(dá)生產(chǎn)指令，維持生產(chǎn)線的高效可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

案例2 庫(kù)卡機(jī)器人：讓機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人

在工業(yè)4.0之下，工業(yè)機(jī)器人將推動(dòng)生產(chǎn)制造向靈活化和個(gè)性化方向轉(zhuǎn)型，高級(jí)靈活的全自動(dòng)化生產(chǎn)要求機(jī)器人完全集成到生產(chǎn)流程中。這使德國(guó)最大的機(jī)器人公司——庫(kù)卡迎來(lái)了重要的發(fā)展機(jī)遇。庫(kù)卡是全球汽車(chē)工業(yè)中工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域龍頭之一，純工業(yè)機(jī)器人公司，目前的年產(chǎn)量超過(guò)1.5萬(wàn)臺(tái)，至今已在全球安裝了超過(guò)15萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。

庫(kù)卡公司在一定程度上，代表了德國(guó)機(jī)器人的最高水準(zhǔn)，也是德國(guó)總理默克爾向外界推介的工業(yè)4.0案例。庫(kù)卡公司的產(chǎn)品是機(jī)器人，而本身的生產(chǎn)線上也都是機(jī)器人在執(zhí)行生產(chǎn)，所以就誕生了“由機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人”的現(xiàn)象。庫(kù)卡工作人員曾經(jīng)介紹說(shuō)，庫(kù)卡生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人，他們自己就是第一個(gè)客戶，憑借先進(jìn)的機(jī)器人制造技術(shù)，庫(kù)卡已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度生產(chǎn)自動(dòng)化，整個(gè)工廠隨處可見(jiàn)揮舞著的巨大手臂，卻少見(jiàn)人類存在。

“機(jī)器人+”時(shí)代，你的生活會(huì)有哪些翻天覆地的變化？

機(jī)器人在解決勞動(dòng)力不足、提高各領(lǐng)域工作效率、改進(jìn)各領(lǐng)域工作質(zhì)量等方方面面發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用。

五大動(dòng)力正在推動(dòng)“機(jī)器人+”時(shí)代的提前到來(lái)。第一，人口紅利消失，勞動(dòng)力越來(lái)越少，人力成本越來(lái)越高。工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都需要利用機(jī)器人改變依賴密集型廉價(jià)勞動(dòng)力的生產(chǎn)模式。第二，老齡化社會(huì)到來(lái)，人類壽命越來(lái)越長(zhǎng)，生活質(zhì)量需求越來(lái)越高。醫(yī)療、生活、教育等領(lǐng)域都需要利用智能化機(jī)器人提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，彌補(bǔ)老齡化服務(wù)領(lǐng)域所缺少的人力資源。第三，自然災(zāi)害和局部戰(zhàn)爭(zhēng)頻繁發(fā)生，人類需要機(jī)器人代替人來(lái)執(zhí)行救災(zāi)救護(hù)任務(wù)。第四，隨著電子商務(wù)和交通運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)步，人員流動(dòng)、貨物流動(dòng)越來(lái)越多，需要機(jī)器人來(lái)承擔(dān)代步或者代工的任務(wù)。第五，科技的進(jìn)步，使人類不斷地“上天入海”，機(jī)器人為此充當(dāng)了“前鋒”。

“互聯(lián)網(wǎng)+”之所以不是“+互聯(lián)網(wǎng)”，是因?yàn)椴辉賹⒒ヂ?lián)網(wǎng)當(dāng)作提升信息化或者促進(jìn)實(shí)時(shí)交流的工具，而是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)各行各業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造。在我國(guó)，機(jī)器人早已被應(yīng)用于汽車(chē)、電子等制造業(yè)領(lǐng)域，大多從事一些簡(jiǎn)單重復(fù)性工作。目前，同“互聯(lián)網(wǎng)+”一樣，把機(jī)器人只當(dāng)作是一種生產(chǎn)工具的定義已經(jīng)過(guò)時(shí)。

“互聯(lián)網(wǎng)+”是網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)（信息世界）對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造，“機(jī)器人+”是現(xiàn)實(shí)硬件技術(shù)（物理世界）對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)手段。只有將“機(jī)器+”將與“互聯(lián)網(wǎng)+”結(jié)合，形成“軟硬疊加”，才能引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)變革，在各個(gè)方面促進(jìn)提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量。

機(jī)器人可以人性化交互、移動(dòng)式控制，還可以組件化成長(zhǎng)，加載多種功能的組件?；谝陨先齻€(gè)特點(diǎn)，機(jī)器人一定是未來(lái)各個(gè)領(lǐng)域的核心中樞，具體內(nèi)容下文將會(huì)涉及。

此外，機(jī)器人在另外一些應(yīng)用領(lǐng)域的前景也值得關(guān)注，比如：海底管道安裝、檢修與維護(hù)機(jī)器人；海底石油管道泄漏搶險(xiǎn)機(jī)器人；海底打撈與作業(yè)機(jī)器人；地震搜救與作業(yè)機(jī)器人；井噴救災(zāi)機(jī)器人；核電維護(hù)、退役與救災(zāi)機(jī)器人；消防救援機(jī)器人；外星探測(cè)與作業(yè)機(jī)器人；山地運(yùn)載機(jī)器人；小區(qū)安保機(jī)器人；建筑作業(yè)機(jī)器人等。

2007年，比爾·蓋茨曾經(jīng)在《環(huán)球科學(xué)》中撰寫(xiě)一篇題為《機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞健返奈恼?，向世界預(yù)言：機(jī)器人將與30年前的個(gè)人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞健?/p>

機(jī)械的使用放大并延伸了人的“體力”，計(jì)算機(jī)的使用提升了“腦力”，機(jī)器人的使用將進(jìn)一步協(xié)助人類、代替人類、拓展人類的綜合能力——你的生活即將發(fā)生翻天覆地的變化！

“機(jī)器人+”能加什么？

如今，快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以讓機(jī)器人感知周邊環(huán)境；云計(jì)算技術(shù)可以讓機(jī)器人面對(duì)人類生活環(huán)境的多樣性，實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)、協(xié)同工作；大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠讓機(jī)器人進(jìn)行智能決策，而人工智能的發(fā)展，終于讓機(jī)器人真正的智能起來(lái)了。

所以，隨著機(jī)器人越來(lái)越智能，機(jī)器人也將在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。

機(jī)器人+工業(yè)：智能工廠的主力軍?！罢泄るy”已成為近年的普遍現(xiàn)象，特別是在勞動(dòng)密集型企業(yè)表現(xiàn)尤為突出，北京、上海、深圳、廣州等一線城市勞動(dòng)力市場(chǎng)頻現(xiàn)“用工荒”。而一個(gè)機(jī)器人則相當(dāng)于三個(gè)人。因?yàn)?，工人?小時(shí)工作制，而機(jī)器人可以24小時(shí)不間斷工作。

另一方面，數(shù)據(jù)顯示，2000年以來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員平均工資始終保持每年10%以上的增長(zhǎng)，2013年全國(guó)城鎮(zhèn)非私營(yíng)單位就業(yè)人員年平均工資達(dá)到51474元，與2012年相比名義增長(zhǎng)了10.1%。而機(jī)器人則不需要支付工資。如果按照購(gòu)買(mǎi)價(jià)格除以使用年限來(lái)計(jì)算“工資”的話，相當(dāng)于每月不到1000元的工資成本（圖2）。

“機(jī)器換人”是以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)技術(shù)紅利替代人口紅利。“機(jī)器換人”不僅能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、解決用工難題，還能提升職業(yè)健康和安全生產(chǎn)水平，終將成為工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。

機(jī)器人+農(nóng)業(yè)：科學(xué)種田的好幫手。由機(jī)器人技術(shù)帶動(dòng)的農(nóng)業(yè)升級(jí)，正在為農(nóng)民生活改善打開(kāi)新空間。農(nóng)業(yè)機(jī)器人除了可以從事種植、打農(nóng)藥、收割等田地作業(yè)之外，還可以在畜牧養(yǎng)殖業(yè)、林業(yè)中發(fā)揮重要作用（比如奶牛的擠奶工作、糞便處理工作；林業(yè)中的植樹(shù)造林、伐木等工作）。

機(jī)器人+農(nóng)業(yè)，將給農(nóng)業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)新的變革。機(jī)器人+農(nóng)業(yè)模式主要以機(jī)器人技術(shù)為支撐，將信息技術(shù)進(jìn)行綜合集成，集感知、傳輸、控制、作業(yè)為一體，將農(nóng)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化大大向前推進(jìn)了一步，不僅節(jié)省了人力成本，也提高了品質(zhì)控制能力，增強(qiáng)了自然風(fēng)險(xiǎn)抗擊能力。

機(jī)器人+農(nóng)業(yè)，通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知技術(shù)將農(nóng)作物與物聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。在美國(guó)，80%的大農(nóng)場(chǎng)已普及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，農(nóng)場(chǎng)主通過(guò)高度自動(dòng)化的大型農(nóng)業(yè)機(jī)器人，3個(gè)人可完成1萬(wàn)英畝的土地管理和玉米收割，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人力。

機(jī)器人+醫(yī)療：不受心情左右的醫(yī)生。最近，美國(guó)有媒體報(bào)道，醫(yī)療機(jī)構(gòu)是不是采用手術(shù)機(jī)器人做手術(shù)已經(jīng)成為“是否是高檔醫(yī)院”的判斷標(biāo)準(zhǔn)之一。目前，美國(guó)前列腺摘除手術(shù)有80%應(yīng)用手術(shù)機(jī)器人來(lái)實(shí)施。而市場(chǎng)份額最大的美國(guó)直覺(jué)外科手術(shù)公司（Intuitive Surgical）的手術(shù)機(jī)器人“達(dá)芬奇”截至2014年6月已經(jīng)在全球有3100多部的應(yīng)用。

手術(shù)機(jī)器人市場(chǎng)實(shí)際上被美國(guó)直覺(jué)外科手術(shù)公司所壟斷。正因?yàn)槭菈艛嗍袌?chǎng)，所以“達(dá)芬奇”手術(shù)機(jī)器人的售價(jià)很高。一個(gè)四只手臂的“達(dá)芬奇”機(jī)器人需要1千萬(wàn)元左右。除了機(jī)器人本身售價(jià)之外，專用的手術(shù)鉗每個(gè)也要2萬(wàn)元，機(jī)器人每年的維護(hù)費(fèi)用還需要一百多萬(wàn)元。

在機(jī)器人+醫(yī)療時(shí)代，類似“達(dá)芬奇”的醫(yī)療外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)不斷發(fā)展，從理論和應(yīng)用上也提出了許多有待進(jìn)一步深入研究的問(wèn)題，特別是適用于外科手術(shù)的機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)集成和臨床應(yīng)用研究。各國(guó)政府不僅希望醫(yī)療外科機(jī)器人系統(tǒng)的研究能為疾病的治療帶來(lái)方便，產(chǎn)生良好的社會(huì)效益，而且進(jìn)一步希望醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的研究能形成一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，帶動(dòng)機(jī)器人+醫(yī)療相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

機(jī)器人+教育：海量知識(shí)的講師。機(jī)器人+教育是指由機(jī)器人廠商專門(mén)開(kāi)發(fā)的以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的機(jī)器人。

在教育過(guò)程中，引入機(jī)器人，不僅能夠打破課堂上單一枯燥乏味的教學(xué)現(xiàn)狀，更能豐富教學(xué)內(nèi)容，拓展教學(xué)手段。法國(guó)Aldebaran公司的NAO機(jī)器人就是這樣一款教育機(jī)器人。它擁有著討人喜歡的外形，而且具備一定水平的人工智能，能夠與學(xué)生親切互動(dòng)。機(jī)器人+教育，通常是有趣、有挑戰(zhàn)性和能激發(fā)想象力的。在教育過(guò)程中，機(jī)器人作為教與學(xué)的得力助手，正在創(chuàng)造著未來(lái)的教育方式。

機(jī)器人+生活：任勞任怨做家務(wù)。機(jī)器人已開(kāi)始進(jìn)入家庭和辦公室，用于代替人從事清掃、洗刷、守衛(wèi)、做飯、照料老人小孩、接待客人、接打電話、打印文件等工作。酒店售貨和餐廳服務(wù)機(jī)器人、炊事機(jī)器人和機(jī)器人保姆也已經(jīng)陸續(xù)誕生了。

機(jī)器人+交通：永不相撞的汽車(chē)。智能交通技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)顯著改變了交通的面貌。當(dāng)無(wú)人駕駛時(shí)代到來(lái)之后，交通就會(huì)變得更加智能、精細(xì)。無(wú)人駕駛汽車(chē)都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度，利用大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析，不再擁堵，永不相撞……所有這些變化，都有一個(gè)指向：機(jī)器人+交通，同時(shí)，無(wú)人駕駛汽車(chē)本身就是一個(gè)智能汽車(chē)機(jī)器人。

當(dāng)前的汽車(chē)或許不再是一個(gè)“機(jī)械”，而是一個(gè)由傳感器、天線、接收器、顯示儀等眾多的電子零部件組成的“電子產(chǎn)品”。2010年6月日本政府推出了《新一代汽車(chē)戰(zhàn)略2010》，該戰(zhàn)略將汽車(chē)定位為“信息通信的一個(gè)終端”。此前，歐美將汽車(chē)定位為“蓄電池”。隨著互聯(lián)網(wǎng)，尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，汽車(chē)開(kāi)始與更多的外圍設(shè)備、外圍系統(tǒng)互動(dòng)，傳遞信息、共享信息。通過(guò)與智能交通系統(tǒng)（ITS）聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)時(shí)獲取交通信息、道路以及加油站信息等；通過(guò)接收衛(wèi)星導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)豐富的定位信息服務(wù)；通過(guò)智能手機(jī)、平板電腦等外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)更加具有擴(kuò)展性的應(yīng)用。汽車(chē)已經(jīng)從一個(gè)“電子產(chǎn)品”進(jìn)一步變身為一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品”。

未來(lái)，除了傳感器技術(shù)、軟件信息處理能力的提升等各種技術(shù)進(jìn)步之外，深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)（圖像與語(yǔ)音識(shí)別，機(jī)械學(xué)習(xí)）的跨越式發(fā)展，也推動(dòng)智能汽車(chē)自身能力進(jìn)一步提升，使無(wú)人駕駛能為可能。也就是說(shuō)，汽車(chē)的概念也將發(fā)生變化——汽車(chē)將從單體行駛向自主學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的智能汽車(chē)機(jī)器人發(fā)展。

機(jī)器人+物流：從分揀、搬運(yùn)到送貨。未來(lái)物流業(yè)的發(fā)展同樣離不開(kāi)機(jī)器人技術(shù)的支持，機(jī)器人技術(shù)在物流作業(yè)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，將成為引領(lǐng)現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的重要因素。

美國(guó)電子商務(wù)巨頭Amazon公司的龐大物流配送中心有幾萬(wàn)名員工工作，每天處理著來(lái)來(lái)往往的訂單。2012年，Amazon以7.75億美元收購(gòu)了面向物流行業(yè)的機(jī)器人制造廠商Kiva Systems公司。這表明Amazon正非常認(rèn)真地思考機(jī)器人+物流帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力與優(yōu)越性。

機(jī)器人+海洋：深海作業(yè)的永動(dòng)機(jī)。海洋科考離不開(kāi)高科技的支撐，也離不開(kāi)尖端裝備的支持——水下機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，它能夠使人們以更多的創(chuàng)新方式去探索海洋世界，成本低而效率高。專業(yè)資料顯示，水下機(jī)器人有一個(gè)龐大的“家族”，其中載人潛水器（HOV）、纜潛水器（ROV）、無(wú)人自治潛水器（AUV）和自治遙控潛水器（ARV）是目前四類最重要的潛水器。

當(dāng)然，深海探險(xiǎn)只是一個(gè)方面。在未來(lái)，水下機(jī)器人會(huì)有更廣闊的空間。

機(jī)器人+航天：宇航員的新同事?？臻g機(jī)器人正是當(dāng)前各個(gè)國(guó)家競(jìng)相創(chuàng)新的新領(lǐng)域機(jī)器人之一，它匯集機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、力學(xué)、通信、自動(dòng)控制、信息科學(xué)、人工智能和計(jì)算機(jī)等多門(mén)學(xué)科為一體，是應(yīng)用在宇宙空間中的一類特殊服務(wù)機(jī)器人。

2011年2月25日，美國(guó)“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)把世界上第一臺(tái)R2（“機(jī)器宇航員2號(hào)”，Robonaut2）運(yùn)送到國(guó)際空間站，主要用于維護(hù)空間站內(nèi)實(shí)驗(yàn)室并完成一系列測(cè)試，為今后更為先進(jìn)的太空機(jī)器人承擔(dān)更為繁重的任務(wù)來(lái)鋪路。R2走進(jìn)國(guó)際空間站，標(biāo)志著太空機(jī)器人由此進(jìn)入了智能太空機(jī)器人的新時(shí)代。

可以說(shuō)，機(jī)器人+航天為人類展現(xiàn)了利用太空的無(wú)限美好前景。在未來(lái)的空間活動(dòng)中，將有大量的空間加工、空間生產(chǎn)、空間裝配、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間維修等工作要做，空間機(jī)器人也將發(fā)揮更大的作用。

機(jī)器人+救災(zāi)：永不停歇的隊(duì)員。地震、火災(zāi)、礦難等災(zāi)難發(fā)生后，在廢墟中搜尋幸存者，并盡快救出被困者是救援人員面臨的緊迫任務(wù)。尤其是超過(guò)48小時(shí)后被困在廢墟中的幸存者存活的概率變得越來(lái)越低。因此，如何在黃金救援時(shí)間內(nèi)，盡可能搜救更多的被困者，成為了救災(zāi)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。但是，往往由于災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，在救援人員自身安全得不到保證的情況下是很難進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展救援工作。同時(shí)，廢墟中形成的狹小空間使搜救人員甚至搜救犬難以進(jìn)入。

歐洲極為重視災(zāi)難搜救機(jī)器人的研究工作。比較著名的一個(gè)項(xiàng)目就是伊卡洛斯（ICARUS）項(xiàng)目。ICARUS項(xiàng)目于2012年2月啟動(dòng)，由歐盟第七科技框架計(jì)劃（FP7）資助1.75千萬(wàn)歐元，旨在研發(fā)發(fā)生自然災(zāi)害后的搜集機(jī)器人。海地大地震（2010年）、日本東部大地震（2011年）等重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，對(duì)受災(zāi)群體的探索和救助往往是最緊迫的事情。而實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的機(jī)器人技術(shù)往往卻派不上用場(chǎng)。為此，ICARUS項(xiàng)目才將可用于自然災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的救災(zāi)機(jī)器人開(kāi)發(fā)視為重點(diǎn)。據(jù)了解，歐洲24個(gè)國(guó)家參與到了這個(gè)項(xiàng)目之中，計(jì)劃用時(shí)4年進(jìn)行研發(fā)與測(cè)試。

機(jī)器人+軍事：服從命令聽(tīng)從指揮。美國(guó)軍用機(jī)器人開(kāi)發(fā)與應(yīng)用涵蓋陸、海、空、天等各兵種，是世界唯一具有綜合開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用能力的國(guó)家。美國(guó)國(guó)防部現(xiàn)正在部署研制智能機(jī)器人的集成作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）的計(jì)劃，用于提升海陸空軍事系統(tǒng)實(shí)力，包括四大類機(jī)器人：用于監(jiān)視、勘察導(dǎo)彈的無(wú)人駕駛飛行器（UAV）；用于深入士兵無(wú)法進(jìn)入的危險(xiǎn)領(lǐng)域獲取信息的小型無(wú)人地面車(chē)輛（UGV）；在戰(zhàn)斗中負(fù)責(zé)補(bǔ)充作戰(zhàn)物資的多功能后勤保障機(jī)器人（MULE）；運(yùn)輸功能強(qiáng)大的武裝平臺(tái)和運(yùn)輸復(fù)雜的偵查設(shè)備的武裝機(jī)器人戰(zhàn)車(chē)（ARV）。

軍用機(jī)器人在美國(guó)受到空前的重視和大規(guī)模應(yīng)用。美國(guó)的軍用機(jī)器人已經(jīng)深度參與伊拉克和阿富汗的維和活動(dòng)之中，有超過(guò)25000個(gè)機(jī)器人部署在地面或空中系統(tǒng)。同時(shí)，數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)有超過(guò)50%以上的飛行員介入空軍無(wú)人駕駛系統(tǒng)而不是成為傳統(tǒng)的飛行員。

責(zé) 編∕樊保玲

Abstract： With the rapid development of digital and network technology and cloud computing， the Internet of Things society （objects are connected through the Internet） is gradually becoming a reality， and the robots industry will also see a huge turnaround. Europe and the US are aware of this huge change， and plan to get a head start in the new round of industrial revolution， so they want to control the new-generation robot technology and market. As a manufacturing great power and a large robot country， the Japanese government launches the "new robot strategy"， aiming to make the robot technology greatly industrialized in Japan. In 2015， China’s robot market officially entered the starting stage. The "Made in China 2025" plan published by the State Council in May 2015 also makes accelerating the development of China's robot industry a key undertaking. Robots are playing a more and more significant role in solving the problems of labor shortage， and improving the work efficiency and quality in various fields. As robots become more intelligent， they will have a disruptive impact on all other fields.

Keywords： robot +， industry 4.0， intelligent manufacturing