發達國家工業機器人發展模式比較研究

沈平

摘要：工業機器人是智能制造的重要組成部分。本文通過對美、日、德三國工業機器人產業發展模式的比較分析，找出了產業發展的關鍵要素。

關鍵詞：工業機器人；發展模式；市場應用

在機器人的不同品類中，工業機器人的技術成熟度和應用領域是最廣的，發達國家在工業機器人發展方面也積累了豐富的經驗，值得我國借鑒。

1、美國的基礎研究模式

美國是世界上第一臺機器人的誕生地，基礎研究實力雄厚，擁有眾多機器人重點實驗室和研究中心，在機構學、控制理論、計算機科學、人工智能等方面全球領先。60年代初，美國的一些企業與大學就已自發合作進行機器人研發工作。進入70年代后期，美國政府制定了機器人重點技術路線，集中進行航空、核工程、海洋等特殊領域的高級機器人開發，但市場化應用水平較低。80年代中后期開始，美國為了保持其制造業領先地位，開始把重心轉到發展高新技術產業上，高度重視工業機器人的研發和推廣，大大加快了機器人的市場化速度。進入新世紀，美國政府從戰略上進一步將機器人產業作為美國第二次工業化的重要特征，先后提出了“先進制造業伙伴計劃1.0”（AMP）、國家機器人計劃（NRI）、《機器人技術路線圖：從互聯網到機器人》和“先進制造業伙伴計劃2.0”，大力支持新一代機器人的研究，并采取提供補貼和免稅優惠等政策加快創新、確保人才輸送管道和改善商業環境，推動工業界發展和應用機器人。強力的政策推動、前期的技術積累和雄厚的資本實力，使美國企業在技術研發和新興市場方面的多個領域表現突出，在機器人軟件、系統集成、醫療及國防特種機器人等領域均處于領先地位，各種高智能、高難度的國防機器人、太空機器人已經開始投入實際應用。最近幾年，美國的一些互聯網公司也主動參與到智能化機器人的研發中來，在語音識別技術上，蘋果、谷歌和微軟等科技公司都在加緊布局；在圖像識別領域，Facebook等公司的人像識別、圖像分析技術已初露端倪。

2、日本的實用發展模式

與美國的基礎研究發展模式不同，日本的機器人產業走的是實用性路線。六十年代后期，川崎重工業公司從美國Unimation公司引進先進的機器人技術，制造出第一臺川崎機器人。七十年代，日本工業機器人制造領域不斷進行嵌入式集成創新，取得了良好的效果，工業機器人產銷量在十年間增長率達到了30.8%。八十年代，日本政府開始在各個領域廣泛推廣使用機器人，工業機器人產銷數量和安裝密度均居世界前列，其中，汽車和電子領域的應用比例甚至高達50%以上，這兩類產業也成為推動日本國內機器人產業增速的重要引擎，也由此奠定了日本“機器人王國”的地位。九十年代后，由于日本傳統制造業優勢逐漸喪失，加之受到金融危機和日元貶值的影響，其本土機器人市場一度陷入低迷。進入21世紀，為在新一輪制造業競爭中取得優勢，日本政府2004年啟動了“新產業創造戰略”，將機器人、信息家電等7個領域作為重點發展對象，制定了機器人技術長期發展戰略；2014、2015年日本先后發布了《機器人新戰略白皮書》、《機器人新戰略》，重點推進對機器人產業發展影響重大的下一代技術研發，這有效促進了制造商國際競爭力的加強。目前，發那科、那智不二越、川崎等品牌在微電子技術、功率電子技術領域持續領先；發那科、安川電機等工業巨頭在全球市場影響非凡，納博特斯克和哈默納科等配套提供商也在減速器等上游領域形成一定的控制與壟斷。此外，隨著中國等周邊國家對機器人需求增長迅速，帶動了日本機器人產業的整體復蘇。根據國際機器人聯合會的統計，2016 全年日本共計生產機器人15.3 萬臺，銷售額達到 5，546 億日元，其中，出口11.7 萬臺。

3、德國的技術推動模式

德國作為歐洲工業大國，始終重視制造業技術發展，并且專注于工業科技產品的創新和對復雜工業過程的管理，因而德國工業機器人產業歲起步較晚，但發展極為迅速。德國政府在工業機器人發展初期起到重要引領作用，20世紀70年代中后期，德國政府強制規定“改善勞動條件計劃”，在某些有毒、有害的崗位施行機器換人的計劃。近幾年，德國聯邦教研部與聯邦經濟能源部聯手推行“工業4.0”戰略，將物聯網和信息技術引入制造業，打造智能化生產模式。在“工業4.0”中，智能制造是核心，智能工廠、智能生產和智能物流是三項基礎內容，這些都缺少不了機器人的核心支撐。目前德國是歐洲最大的機器人市場，也是世界第五大機器人市場。2014年德國工業機器人密度為282臺，是法國的兩倍、英國的四倍。德國機器人產業發展的最大特點是由機器人制造商獨立完成機器人應用系統的制造，具有完整的機器人產業生產鏈，并致力于提供智能制造的整體解決方案。德國工業機器人在人機交互、機器視覺、機器互聯等領域處于領先水平，德國本土的庫卡公司是世界工業機器人四大制造商之一，年產量超過1.8萬臺。目前，德國在焊接、搬運、潔凈生產、噴涂、加工等領域廣泛取代了傳統的人工操作，工業機器人的總數占世界第三位，僅次于日本和美國。隨著德國自動化生產進程逐步加快，預計其國內機器人與自動化設備的需求還將進一步提高。

4、結論

從上述國家發展機器人產業的經驗可以看出一些共同點。首先，政府的政策推動在工業機器人發展中作用突出，尤其在發展的初期，強有力的產業扶持是不可或缺的；其次，在核心領域的產品和技術領先是取得競爭優勢的主要來源。當然，不同國家技術基礎和資本實力不盡相同，發展模式上各有側重，但都需要與應用市場的需求相匹配，綜合考量工業機器人的先進性和經濟性。

參考文獻：

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[2]張紅霞，國內外工業機器人發展現狀與趨勢研究「M」電子世界2013.12

[3]周芳，工業機器人對全球制造業的影響研究「D」2013

基金項目：本文受沈陽市科技計劃軟科學項目“以智能制造引領沈陽制造業轉型升級研究”（F16-233-5-10）資助。endprint