世界大国工业机器人发展进程盘点

   日期:2014-09-03     评论:0    
核心提示:2013年,全球机器人销量的70%集中在四个国家,即日本、中国、美国和德国。按当前的发展趋势,国际普遍预测今年,中国将成为第一大机器人需求市场。知己知彼,百战不殆。下面,我们就对这四个国家的工业机器人发展进程做一个盘点。

从2002年开始,中国工业机器人年累计安装量增长速度几乎都超过30%。相关数据显示,从2002年的2152台发展到2012年的96387台,即便受金融危机影响的2009年,中国工业机器人累计安装量增长率也达到17.38%。

在珠三角地区更加突出。珠三角地区机器人使用的年增速已达到30%-60%,尤其在装配、点胶、搬运、焊接等工业领域,从2012年开始加重电子制造自动化板块的拓展后,工业机器人厂商增长非常快。

2013年,全球机器人销量的70%集中在四个国家,即日本、中国、美国和德国。按当前的发展趋势,国际普遍预测今年,中国将成为第一大机器人需求市场。知己知彼,百战不殆。下面,我们就对这四个国家的工业机器人发展进程做一个盘点。

德国:借助物联网对下一代工业机器人进行远程管理

2012年,德国推行了以“智能工厂”为重心的“工业4.0计划”,依此计划,通过智能人机交互传感器,人类可借助物联网对下一代工业机器人进行远程管理。这种机器人还将具备生产间隙的“网络唤醒模式”,以解决使用中的高能耗问题,促进制造业的绿色升级。

德国政府在20世纪70年代中后期便开始推行一项名为“改善劳动条件计划”的政策,强制规定部分有危险、有毒、有害的工作岗位必须以机器人来代替人工,以行政手段将机器人的应用真正推向市场。

从20世纪50年代到80年代,联邦德国的经济始终保持在年均4.5%左右的适度增长,稳定性高于美国等工业国家;通货膨胀率则稳稳地控制在3.7%左右,低于其他主要工业国。这在一定程度上为工业机器人的后续发展提供了土壤。

1985年,德国政府提出了要向高级的、带感觉的智能机器人领域进军的计划。

其后,机器人开始进入德国的各个产业。除了应用于汽车、电子等技术密集型产业外,工业机器人还广泛装备于传统产业。在德国传统产业转型升级的过程中,机器人有效地降低了生产成本,并提高了产品质量。

据德国《图片报》报道,2012年,德国工业界每万人机器人拥有量为273台,相当于法国的两倍多,是英国的4倍多。而国际机器人协会发布的数据显示,2013年,机器人在德国的销量比2012年提高了4%,超过了1.8万个。

目前,机器人在德国制造业中的应用率相对较高,每四个就业岗位就有一个工业机器人。德国机器人产业化模式的主要特点在于分工合作,即将具备一定智能化的机器人个体,通过数据交互从而实现高度智能化。

按照设想,“工业4.0”连接的是生产设备,即生产的“一体化”。把不同的设备通过数据交互连接到一起,让工厂内部,甚至工厂之间都能成为一个整体。实际上,这种“一体化”是为了“分散化”。在“工业4.0”中,工业生产将“由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变”,“分散化”后的生产将变得更加灵活。在这种模式下,不同的生产设备既能够协作生产,又可以各自快速地对外部变化做出反应。这完全是信息时代产生的大量个性化需求反映到生产端的结果,工业生产将告别上一个时代的标准化,走向个性化。

美国:应用落后于理论

2011年6月,奥巴马宣布启动《先进制造伙伴计划》,明确提出通过发展工业机器人提振美国制造业。根据计划,美国将投资28亿美元,重点开发基于移动互联技术的第三代智能机器人。

如果按照机器人发明和生产的先后顺序来算,美国是绝对的“老大哥”。

早在上世纪50年代,美国科学家便提出了工业机器人的概念,并在1962年开发出第一代工业机器人。

不同于德国政府的积极与强势,美国政府在发展机器人时极少采取行政手段以扶持。在1967年以后,美国遭遇了高失业率和通货膨胀并存的尴尬局面,失业人数占美国人口总数10%左右。正因为此,第一代工业机器人并没有立即投入广泛使用。

直到20世纪70年代末,大量使用工业机器人的日本汽车企业对美国构成威胁,美国政府才取消了对工业机器人应用的限制,加紧制定促进该技术发展和应用的政策。此后,美国企业通过生产具备视觉、力觉等的第二代机器人,实现了市场占有率的较快增长。但是,与德国注重实际应用相反,美国发展工业机器人时将侧重点放在了理论上面,导致的结果是既没有摆脱“重理论、轻应用”的问题,也未能打破日本和欧洲的垄断格局。

相比德国高达25%的应用比率,机器人在美国制造业中的应用相对较低,仅为11%。2008-2013年间,机器人在美国的销量以平均每年 12%的速度增长,仅2013年,美国的机器人装机量就上升了6%,达到了将近24万个。不过,2013年美国工业机器人生产商的全球市场份额仍不足 10%,且国内新增装机量大部分源于进口。

值得注意的是,迅速发展的智能工业机器人市场也吸引了诸多创新型企业。以谷歌为代表的美国互联网公司也开始进军机器人领域,试图融合虚拟网络能力和现实运动能力,推动机器人的智能化。就在2013年,谷歌强势收购多家科技公司,已初步实现在视觉系统、强度与结构、关节与手臂、人机交互、滚轮与移动装置等多个智能机器人关键领域的业务部署。

中国:核心技术成软肋

“校企合作”是目前中国机器人研发比较普遍的模式。整个研发过程需要两到三年,不过收效明显。和一些发达国家相比,我国机器人研发的软肋仍在核心技术上。

“一个原因是,没有从基础开始研发。比如电机、减速器、数控技术,这些单元技术(基础元器件)是制约我国机器人发展的一个瓶颈,目前主要依赖进口。就像手机一样,摄像头是国外的,GPS也是,核心技术都是国外的,利润都被别人拿走了。”北京航空航天大学机器人研究所所长毕树生说。相比之下,国外机器人发展的历史较长,技术积累雄厚,一些公司原来从事的就是伺服电机、减速器、数控系统等单元技术的研发。这些恰恰是机器人的关键,很容易应用到机器人上。

此外,政策支持和软件差距也在一定程度上制约了机器人的发展。前者的作用不言而喻,但和机械本体相比,如何设计一个程序有效地控制机械也尤为重要。

在日本,有相关研究机构的大学共计107所,相关研究所的总数达到293间。这一数字大大高于国内的十数家机器人研究所(沈阳自动化研究所、上海交大机器人研究所、哈尔滨工业大学机器人研究所、中国科学院自动化研究所、西安交大人工智能与机器人研究所、北航机器人研究所、北京理工大学智能机器人研究所、北京机械工业自动化研究所、南京机器人研究院、机器人技术研究中心)。而且,中国的研究机构与产业中心相距甚远,在一定程度上,也导致了他们难以接上产业集群的地气。

从研究所出来的机器人新品,到生产线大规模应用,还需经历“二次开发”。

这个“二次研发”的过程,理想情况下应由企业完成。因为高校产业化经验不足,并不擅长测试可靠性、安全性等重复性工作。相比之下,国际上一些大型机器人公司,如ABB、库卡,都有上百人规模的研究院。其中美国的模式是由高校、研究所设立项目,政府择其优者进行扶持,到了一定程度企业开始介入继续培育。有些企业会提前很多年资助高校的项目,积累的时间比较长,土壤比较成熟。

国际机器人技术联合会(IFR)的数据显示,尽管2013年中国共采购了36560台工业机器人,首次超过日本成为全球最大的工业机器人市场,但是领先的4家中国工业机器人制造商的产品,仅占中国市场5%的份额,而日本公司的产品,却占据了中国市场一半的份额。

在中国,近两年对机器人产业政策支持也逐步加码:2012年3月至4月,科技部相继发布《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》。2012年7月,国务院发布《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,提出要大力推进自动控制系统、工业机器人、关键零部件等装置的开发和产业化。2013年12月30日,工业和信息化部正式下发了《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,明确,到2020年,形成较为完善的工业机器人产业体系,培育3-5家具有国际竞争力的龙头企业和8-10个配套产业集群;工业机器人行业和企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强,高端产品市场占有率提高到45%以上,机器人密度达到100以上,基本满足国防建设、国民经济和社会发展需要。

日本:工业机器人生产与应用之最

6月19日,日本首相安倍晋三先后视察了埼玉县加须市的Glory公司工厂(一家铸币企业)和东京都内的护理院。在随后的记者采访中安倍强调,将把机器人产业作为经济增长战略的重要支柱,希望通过发掘机器人的可能性实现日本经济的增长。

日本目前仍然是使用工业机器人数量最多的国家。据统计,2012年,日本拥有31万台工业机器人,居世界第一,中国拥有量约为9.6万台。

在日本,代表性的机器人企业不乏历史悠久、技术积累雄厚的大公司。除了东芝、川崎重工、三菱重工等人们熟悉的大型工业企业外,还有一批以机器人制造闻名世界的企业。如世界最大的机器人制造商FANUC,人们经常可以在电视新闻上看到该公司的焊接机器人,它们被用于多家日本汽车制造商的流水线上。另一个著名企业是1977年研制出全世界第一台全电动工业机器人的安川,其拥有超过30多年的工业机器人研究及投产历史。安川是最早将工业机器人应用到半导体生产领域的企业。

据日本机器人工业协会发布的《21世纪日本机器人机器人产业》报告,由于优质的工业机器人具有国际竞争力,出口持续增加。2000年以后,出口已占日本工业机器人产业的过半产量。

尽管安倍提出机器人战略,容易让人以为日本是一个后发国家,但实际上在机器人产业和研发领域,日本可以说是绝对意义上的发达国家,甚至可以说是第一机器人大国。

1967年,日本川崎重工首先从美国引进机器人及其技术,并于1968年试制出第一台国产工业机器人“UNImate”。1980年,日本工业机器人的产值达700亿日元,同比增长185%,该年被产业界人士称为“工业机器人普及元年”。

2008年,日本生产的工业机器人有62%用于出口;而到2010年,这一比例上升至73%。据日本机器人工业协会统计,2013年日本工业机器人生产总额约为4000亿日元,其中出口2800亿日元。

日本机器人产业和科研的发展,离不开一系列政府法规的促进。

早在1971年,日本就颁布了《机电法》,规定了工业机器人制造业的应用对象行业和种类。1980年又先后制定了“财政投资融资租赁制度”和 “中小企业设备现代化贷款制度和设备借款制度”,成立了日本机器人租赁公司(由机器人制造商和保险公司共同出资),国家和地方政府也设立了专门的基金为企业提供设备贷款。1984年,制定了机电一体化税制,1985年又制定了高技术税制,让机器人研发和应用得到税务优惠。

安倍希望日本机器人产值比现在增加3倍。他的计划在日本获得了多方面认同。

 
  
  
  
  
 
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