順應“機器人革命”全球化 掌握產業(yè)主導權

“機器人革命”不是一場獨立的革命，而是以數字化、智能化、網絡化為特征的第三次工業(yè)革命的有機組成部分。如果說第二次工業(yè)革命是通過裝備的自動化和標準化實現了機器對人的體力勞動的替代，“機器人革命”則推動了機器對人的腦力勞動的替代。“機器換人”影響不僅限于工業(yè)生產效率的提升，更在于從根本上克服了傳統(tǒng)工業(yè)生產方式下產品成本和產品多樣性之間的沖突，從而推動了從線性產品開發(fā)流程向并行產品開發(fā)流程的轉變，使工業(yè)產品性能顯著改善、產品功能極大豐富和產品開發(fā)周期大幅縮減。

　　機器人的研發(fā)、制造、應用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志。機器人主要制造商和國家紛紛加緊布局，搶占技術和市場制高點。我國將成為全球最大的機器人市場，需要在這一競爭中審時度勢、全盤考慮、抓緊謀劃、扎實推進。
“機器人革命”同時也在引發(fā)生產關系的深刻變革，使人在工業(yè)生產中的地位和角色發(fā)生了變化。一方面，由于機器的功能延伸和對人的替代，單一生產單元中對人的需求量相對下降;另一方面，機器復雜度的增加，實際上對產業(yè)工人在多領域的技能和編程、系統(tǒng)處理等方面的知識提出了更高要求。這些都意味著在“機器人革命”浪潮的蕩滌下，一國產業(yè)競爭優(yōu)勢的內涵、產業(yè)競爭優(yōu)勢所依賴的資源基礎以及國家間產業(yè)分工形式都將發(fā)生深刻變化。如果我們不能順應這一輪革命的要求，將面臨進一步喪失產業(yè)競爭主導權的危險。

　　美國：引領智能化浪潮，明確提出以發(fā)展工業(yè)機器人提振制造業(yè)

　　美國早在1962年就已開發(fā)出第一代工業(yè)機器人，但受限于就業(yè)壓力，并未立即投入廣泛應用。直到20世紀70年代末，大量使用工業(yè)機器人的日本汽車企業(yè)對美國構成威脅，美國政府才取消了對工業(yè)機器人應用的限制，加緊制定促進該技術發(fā)展和應用的政策。此后，美國企業(yè)通過生產具備視覺、力覺等的第二代機器人，實現了市場占有率的較快增長，但仍未擺脫“重理論、輕應用”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)機器人生產商的全球市場份額仍不足10%,且國內新增裝機量大部分源于進口。

　　2011年6月，奧巴馬宣布啟動《先進制造伙伴計劃》，明確提出通過發(fā)展工業(yè)機器人提振美國制造業(yè)。根據該計劃，美國將投資28億美元，重點開發(fā)基于移動互聯(lián)技術的第三代智能機器人。世界技術評估中心的數據顯示，目前美國在工業(yè)機器人體系結構方面處于全球領先地位;其技術的全面性、精確性、適應性均超過他國，機器人語言研究水平更高居世界之首。這些技術與其固有的信息網絡技術優(yōu)勢融合，為機器人智能化奠定了先進、可靠的基礎。

　　以智能化為主要方向，美國企業(yè)一方面加大對新材料的研發(fā)力度，力爭大幅降低機器人自重與負載比，一方面加快發(fā)展視覺、觸覺等人工智能技術，如視覺裝配的控制和導航。隨著智能制造時代的到來，美國有足夠的潛力反超日本和歐洲。值得注意的是，以谷歌為代表的美國互聯(lián)網公司也開始進軍機器人領域，試圖融合虛擬網絡能力和現實運動能力，推動機器人的智能化。谷歌在2013年強勢收購多家科技公司，已初步實現在視覺系統(tǒng)、強度與結構、關節(jié)與手臂、人機交互、滾輪與移動裝置等多個智能機器人關鍵領域的業(yè)務部署。若其機器人部門能按照“組織全球信息”的目標持續(xù)成長，未來谷歌既可以進入迅速成長的智能工業(yè)機器人市場，又能從機器人應用中獲取巨量信息來反哺其數據業(yè)務。

　　日本：產業(yè)體系配套完備，政府大力推動應用普及和技術突破

　　戰(zhàn)后日本經濟進入高速增長期，勞動力供應不足和以汽車為代表的技術密集型產業(yè)的發(fā)展刺激了工業(yè)機器人需求快速增長。上世紀60年代，日本從美國引進工業(yè)機器人技術后，通過引進、消化、吸收、再創(chuàng)新，于1980年率先實現了機器人的商業(yè)化應用，并將產業(yè)技術和市場競爭優(yōu)勢維持至今，以發(fā)那科、安川為代表的日系工業(yè)機器人與歐美系工業(yè)機器人分庭抗禮。2012年，受益于下游汽車產業(yè)對工業(yè)機器人的需求大幅增長，日本再次成為全球最大的工業(yè)機器人市場，工業(yè)機器人密度高達332臺/萬人，為全球最高。

　　日本工業(yè)機器人的產業(yè)競爭優(yōu)勢在于完備的配套產業(yè)體系，在控制器、傳感器、減速機、伺服電機、數控系統(tǒng)等關鍵零部件方面，均具備較強的技術優(yōu)勢，有力推動工業(yè)機器人朝著微型化、輕量化、網絡化、仿人化和廉價化的方向發(fā)展。近年來，還呈現出以工業(yè)機器人產業(yè)優(yōu)勢帶動服務機器人產業(yè)發(fā)展的趨勢，并重點發(fā)展醫(yī)療/護理機器人和救災機器人來應對人口老齡化和自然災害等問題。

　　日本政府在其中發(fā)揮著重要作用。早在日本工業(yè)機器人發(fā)展的起飛階段，日本政府就通過一系列財稅投融資租賃政策大力推動機器人的普及應用，并通過“研究與開發(fā)”政策推動技術突破。正式成立于1972年的日本機器人工業(yè)會也發(fā)揮著重要作用。該組織以鼓勵研究與開發(fā)、爭取政府政策支持、主辦博覽會等方式推廣普及工業(yè)機器人。進入新世紀以來，日本政府更加重視對工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展。2002年，經濟產業(yè)省開始實施“21世紀機器人挑戰(zhàn)計劃”，將機器人產業(yè)作為高端產業(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、開發(fā)新一代機器人應用和人機友好型機器人等扶持措施，力圖將全球領先的工業(yè)機器人技術拓展到醫(yī)療、福利和防災等社會事業(yè)領域。2004年，經濟產業(yè)省推行的“面向新的產業(yè)結構報告”將機器人列為重點產業(yè)，2005年的“新興產業(yè)促進戰(zhàn)略”再次將機器人列為七大新興產業(yè)之一。此后，經濟產業(yè)省借助各類產業(yè)政策扶持機器人產業(yè)的發(fā)展成為常態(tài)。日本總務省、文部科學省、國土交通省等部門積極實施機器人相關項目，并通過舉辦“機器人獎”“機器人競賽”等社會活動，推動機器人技術進步和產業(yè)發(fā)展。

　　德國：帶動傳統(tǒng)產業(yè)改造升級，政府資助人機交互技術及軟件開發(fā)

　　雖然德國稍晚于日本引進工業(yè)機器人，但與日本類似，二戰(zhàn)后勞動力短缺和提升制造業(yè)工藝技術水平的要求，極大地促進了德國工業(yè)機器人的發(fā)展。除了應用于汽車、電子等技術密集型產業(yè)外，德國工業(yè)機器人還廣泛裝備于包括塑料、橡膠、冶金、食品、包裝、木材、家具和紡織在內的傳統(tǒng)產業(yè)，積極帶動傳統(tǒng)產業(yè)改造升級。2011年，德國工業(yè)機器人銷量創(chuàng)歷史新高，并保持歐洲最大多用途工業(yè)機器人市場的地位，工業(yè)機器人密度達147臺/萬人。

　　德國政府在工業(yè)機器人發(fā)展的初級階段發(fā)揮著重要作用，其后，產業(yè)需求引領工業(yè)機器人向智能化、輕量化、靈活化和高能效化方向發(fā)展。20世紀70年代中后期，德國政府在推行“改善勞動條件計劃”中，強制規(guī)定部分有危險、有毒、有害的工作崗位必須以機器人來代替人工，為機器人的應用開啟了初始市場。1985年，德國開始向智能機器人領域進軍，經過10年努力，以庫卡為代表的工業(yè)機器人企業(yè)占據全球領先地位。2012年，德國推行了以“智能工廠”為重心的“工業(yè)4.0計劃”，工業(yè)機器人推動生產制造向靈活化和個性化方向轉型。依此計劃，通過智能人機交互傳感器，人類可借助物聯(lián)網對下一代工業(yè)機器人進行遠程管理。這種機器人還將具備生產間隙的“網絡喚醒模式”，以解決使用中的高能耗問題，促進制造業(yè)的綠色升級。目前，德國聯(lián)邦教育及研究部已開始資助人機互動技術和軟件的研究開發(fā)。

　　從整體上看，“機器人革命”具有如下特征：

　　第一，智能化成為新一代機器人的核心特征。裝配傳感器和具備人工智能的機器人能自動識別環(huán)境變化，從而減少對人的依賴。未來的無人工廠能根據訂單要求自動規(guī)劃生產流程和工藝，在無人參與的情況下完成生產。

　　第二，高速網絡和云存儲使機器人成為物聯(lián)網的終端和結點。隨著信息技術的進步，工業(yè)機器人將更有效地接入網絡，組成更大的生產系統(tǒng)，多臺機器人協(xié)同實現一套生產解決方案成為可能;服務機器人和家庭機器人也能通過網絡實現遠程監(jiān)控;多臺機器人之間的協(xié)作能提供流程更多、操作更復雜的服務。

　　第三，機器人生產成本快速下降。在工業(yè)領域，機器人的技術和工藝日益成熟，性價比不斷提高，機器人初期投資相對于傳統(tǒng)專用設備的價格差不斷縮小。雖然在功率和速度上與傳統(tǒng)裝備還存在差距，但機器人在精細化、柔性化、智能化和信息化方面具有顯著優(yōu)勢，因此在個性化程度較高、工藝和流程繁瑣的產品制造中替代傳統(tǒng)專用設備具有更高的經濟效率。成本的下降也使得機器人逐漸步入辦公室和家庭。

　　第四，機器人應用領域不斷擴展。機器人最初應用于模塊化程度較高的汽車、電子產業(yè)，隨著智能化水平的提高，以及能完成更多的復雜動作，紡織、化工、食品行業(yè)也大量使用機器人。隨著技術的不斷成熟和勞動力成本提高，工業(yè)機器人的應用將擴展至整個工業(yè)領域。

　　第五，人機關系發(fā)生深刻轉變。一方面，計算機的操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)將實現標準化和平臺化，未來可以通過包括手機在內的不同端口對機器人發(fā)送指令。另一方面，人與機器人相互協(xié)作完成某一目標成為趨勢。技術成熟將增強人對機器人的信任，人與機器人之間的協(xié)作關系將進一步增強。

　　中國：面臨核心技術被發(fā)達國家控制等挑戰(zhàn)，產業(yè)市場空間巨大

　　首先，我國在機器人領域的部分技術已達到或接近國際先進水平。機器人涉及的技術較多，大體可分為器件技術、系統(tǒng)技術和智能技術。我國在通用零部件、信息網絡等部分器件和系統(tǒng)技術領域與發(fā)達國家的差距在10年左右，而對智能化程度要求不高的焊接、搬運、清潔、碼垛、包裝機器人的國產化率較高。近年來，我國在人工智能方面的研發(fā)也有所突破，中國科學院和多所著名高校都培育出專門從事人工智能研究的團隊，機器人學習、仿生識別、數據挖掘以及模式、語言和圖像識別技術比較成熟。

　　其次，我國企業(yè)具有很強的系統(tǒng)集成能力，這種能力在電子信息等高度模塊化產業(yè)和高鐵等復雜產品產業(yè)都得到體現。系統(tǒng)集成的意義在于根據具體用戶的需求，將模塊組成可應用的生產系統(tǒng)，這可能成為我國機器人產業(yè)打破國外壟斷的突破口。

　　第三，我國機器人產業(yè)的市場空間巨大。目前，我國機器人使用密度較低，制造業(yè)萬人機器人累計安裝量不及國際平均水平的一半，服務和家庭用機器人市場尚處于培育階段，機器人應用市場增長空間巨大;二代機器人仍然是主流，機器人向第三代智能機器人升級換代空間巨大;機器人主要應用于汽車產業(yè)，機器人向其他領域擴展空間巨大。

　　當然，我們也要清醒地看到我國工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。首先，機器人的頂層架構設計和基礎技術被發(fā)達國家控制，在機器人成本結構中比重較大的減速機、伺服電機、控制器、數控系統(tǒng)都嚴重依賴進口，國產機器人并不具備顯著成本優(yōu)勢。其次，存在低端鎖定的風險。一方面，發(fā)達國家不會輕易向中國轉移或授權機器人核心技術、專利，我國機器人企業(yè)通過參與國際標準制定、技術合作研發(fā)進入中高端市場的阻礙很多;另一方面，地方政府對產業(yè)的盲目投資可能形成過剩產能，導致重復建設和低價競爭。再次，機器人研發(fā)、制造與應用之間缺乏有效銜接。機器人相關技術研發(fā)領先的高校和院所并不具備市場開拓能力，而企業(yè)在基礎研發(fā)上的投入還非常低，國內產學研結合又存在諸多體制機制障礙，導致研發(fā)與制造環(huán)節(jié)脫節(jié)。