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“機(jī)器人革命”，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zui大的機(jī)器人市場，需要在這一競爭中審時(shí)度勢(shì),、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(duì)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(duì)人的腦力勞動(dòng)的替代。其影響不于工業(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(duì)人的替代,，單一生產(chǎn)單元中對(duì)人的需求量相對(duì)下降,；另一方面，機(jī)器復(fù)雜度的增加,，實(shí)際上對(duì)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(shì)的內(nèi)涵、產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢(shì)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：

    *,，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(duì)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(duì)于傳統(tǒng)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(shì)，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)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zui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(duì)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(shì)。技術(shù)成熟將增強(qiáng)人對(duì)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

    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*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(duì)美國構(gòu)成威脅,，美國政府才取消了對(duì)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*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*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)《*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,。評(píng)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)方面處于地位,；其技術(shù)的全面性,、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,。這些技術(shù)與其固有的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)融合，為機(jī)器人智能化奠定了*,、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(duì)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,。

    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(shì)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(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求大幅增長,，日本再次成為zui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zui高,。

    日本工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢(shì)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(shì),，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(shì)帶動(dòng)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì),，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(duì)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(duì)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(jí)，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(jí)。2011年,，德國工業(yè)機(jī)器人銷量創(chuàng)歷史新高,，并保持歐洲zui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(jí)階段發(fā)揮著重要作用,，其后，產(chǎn)業(yè)需求工業(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)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(duì)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(jí)。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*，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(duì)本國汽車,、電子產(chǎn)業(yè)對(duì)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%,。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*,，每萬名工人擁有347臺(tái)機(jī)器人，遠(yuǎn)高于58臺(tái)的平均水平,。

    目前,，韓國的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)商已占5%左右的*。現(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“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《*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)到或接近較高水平,。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(duì)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(jí)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(shì),。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)、,，我國機(jī)器人企業(yè)通過參與標(biāo)準(zhǔn)制定,、技術(shù)合作研發(fā)進(jìn)入中市場的阻礙很多；另一方面,，地方政府對(duì)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)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),。

“機(jī)器人革命”,，制造業(yè)新發(fā)展