5月21日,工作人员正在哈工大机器人集团操作机器人设备。新华社记者 王凯摄
2014年内外资品牌工业机器人销售量占比情况
2009—2014年中国工业机器人保有量
数据来源:CRIA,IFR
【新理念新发展·聚焦“十三五”系列调研】
1.工业机器人是抢占制造业高地的重要突破口
无论是美国的工业互联网还是德国的工业4.0,都意在制造业领域,特别是智能制造领域,占据制高点。而在《中国制造2025》的实施过程中,工业机器人产业,也可以成为我国在智能制造领域的突破口和重要抓手。壮大和发展工业机器人产业,有利于实现国家科技事业的发展目标,有利于实现经济社会发展的动力转换、方式转变、结构调整的繁重任务。
“智能制造”是先进制造发展的最新形态,是中国制造业转型升级的新方向、新趋势,在《中国制造2025》中占有重要地位。“智能制造”集成了技术创新、模式创新和组织方式创新,是集成制造、精益生产、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造等多种先进制造系统和模式的综合。而工业机器人产业,是智能制造的系统和模式中必不可少的一环,工业机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、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,对于国家制造业的整体转型升级具有以点带面的现实意义。
实现产业的可持续发展,不仅仅是关注一个产业的产值高低以及能够提供什么产品,或者局限于强调环保减排,而是要解决并协调好经济、生态环境和社会三方面的关系,把产业的经济效益、生态效益、社会效益、技术进步和创新能力放在全球化的市场环境中,结合国情进行综合思考和评价。
截至目前,制造业领先国家,都针对制造业的可持续发展出台了一系列政策。金融危机发生以来,全球各国和地区开始越来越重视实体经济,尤其是制造业的发展,以巩固其在技术、产业方面的领先优势,积极抢占未来先进制造的制高点。美国加快推进“再工业化”,奥巴马政府先后发布一系列国家层面的先进制造发展战略,并在多个项目中强调创新和人才培养的重要性,以期维持并提高创新生态系统水平。美国通用电气集团提出了工业互联网概念,其目的就是通过智能机器间的连接最终实现人机连接,结合软件和大数据分析,突破物理和材料科学的限制,升级关键的工业领域、激发生产率、提高能效。德国工业4.0则提出构建虚拟网络——实体物理融合系统,将虚拟世界和现实世界联系起来创建一个真实的网络世界,以进一步提高生产效率,维持德国在全球市场的领导地位,确保其装备制造业在全球范围内的竞争优势。
不论是工业互联网还是工业4.0,都是将整合机器、机组和智能设备、智能网络和智能决策,建立一个虚拟网络——实体物理相融合的系统作为主要任务,自主地为工厂提供最优化的生产过程。这个最优化的生产过程将满足人类对于经济效益、生态效益和社会效益的需求,然而系统的完善必须依靠创新发展和技术进步。虚拟网络——实体物理融合系统的基础在于单机智能设备的互联,不同类型和功能的智能单机设备的互联组成智能生产线,不同的智能生产线间的互联组成智能车间,智能车间的互联组成智能工厂,不同地域、行业、企业的智能工厂的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统。工业机器人是在制造业的工厂中,主要使用的单机智能生产设备。其在生产过程中,通过智能网络互联,可以做到优化资源配置,从而达到节约资源、提高劳动生产率的目的。工业机器人带来的经济效益、生态效益和社会效益是毋庸置疑的。对于我国工业机器人发展而言,起步较晚,整个工程科学界创新能力不足,从而制约了工业机器人产业的可持续发展。然而,要实现制造强国,我国工业机器人的可持续发展刻不容缓。工业机器人的可持续发展,将为生态、就业和社会发展带来综合性的益处,依靠工业机器人领域创新水平的提升,将带来整体工业领域的技术进步。
为贯彻落实好《中国制造2025》将机器人作为重点发展领域的总体部署,推进我国机器人产业快速健康可持续发展,2016年4月27日,工业和信息化部正式发布《机器人产业发展规划(2016-2020年)》。根据该规划的发展目标,我国将经过五年的努力,形成较为完善的机器人产业体系;技术创新能力和国际竞争能力明显增强,产品性能和质量达到国际同等水平,关键零部件取得重大突破,基本满足市场需求。规划的提出,为工业机器人领域的突破性发展,指明了方向和路径。
2.工业机器人产业发展面临的主要问题
技术和规模,是国内工业机器人领域面临的根本问题。目前,国内工业机器人产业发展受关键零部件依赖进口的制约,产业主体普遍不大,成本高企、产能落后、产业分布不尽合理,与国外企业相比,在市场竞争中处于劣势地位。而随着下一代智能机器人技术的研发,我国有机会实现技术和产业领域的跨越式发展。
作为近年来最具潜力的工业机器人新兴市场,我国工业机器人起步于20世纪80年代,经过近40年的发展,目前已经基本掌握了机器人操作机的优化设计制造技术,解决了工业机器人控制、驱动系统的设计技术和机器人软件的设计和编程等关键技术,还掌握了大型机器人自动生产线(工作站)与周边配套设备的开发和制造技术,掌握了运动学和轨迹规划技术,能够生产部分机器人关键器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等功能的工业机器人。目前,我国主要工业机器人公司有中国新松机器自动化股份有限公司、山东鲁能智能技术有限公司和常州铭赛机器人科技有限公司等。