智造升級 機器人助推制造業智能化

牛祿青

黨的十九大報告指出，加快建設制造強國，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。促進我國產業邁向全球價值鏈中高端，培育若干世界級先進制造業集群。

為實現上述目標，一是要解決勞動力數量負增長、勞動力短缺帶來的單位勞動成本的上升以及勞動力素質低下等問題；二是要大力發展智能制造。這些都成為工業機器人產業發展的內在動力，智能機器人時代已經到來。

中國機器人產業聯盟發布的報告顯示，2017年國產工業機器人應用范圍又拓展了3個行業大類、11個行業中類，已服務于國民經濟37個行業大類、102個行業中類。除涉及傳統的汽車制造、醫藥制造、金屬制品等外，還新增了黑色金屬冶煉和壓延工業等；從銷量上看，汽車制造等行業仍位居國產工業機器人應用市場前列。此外，家具制造、飲料和精制茶制造等輕工行業機器人銷量增速良好。搬運與上下料依然是首要應用功能，焊接與釬焊是國產機器人應用的第二大功能。

工信部裝備工業司副司長羅俊杰表示，工業機器人繼汽車制造和電子信息行業之后，在五金、衛浴、家具、化工、食品、飲料、制藥等行業取得應用，服務機器人、特種機器人大量用于醫療康復、搶險救援等專業場景，并可提供情感娛樂、家庭陪護等服務，凸顯機器人應用范圍不斷拓展。

根據國家統計局數據，2017年1—11月中國工業機器人產量達11.8萬臺，同比增長68.8%，預計全年的產量將突破12萬臺。業內人士分析認為，隨著機器人產業加速與人工智能技術融合，機器人變得越來越智能化。隨著生產制造智能化改造升級，工業機器人市場將持續旺盛。預計到2020年國內市場規模有望擴大至59億美元。

全國機器人產業園發展現狀

從事機器人產業22年的瑞松科技董事長孫志強感嘆，目前部分地區對產業過度干預催生了太多機器人公司，有些從前生產服裝設備的現在也改名叫機器人公司，目前全國出現了40多個機器人產業園、4000多家機器人公司。

根據公開資料，筆者對全國范圍內已建和在建的機器人產業園（包括機器人產業基地、機器人產業集聚區、機器人小鎮等不同稱謂）進行了梳理，發現受國家和地方政策利好，目前我國機器人產業已經形成了京津冀、長三角、珠三角集群效應明顯，東北地區和中西部地區迎頭追趕的區域格局。

京津冀地區的機器人產業園大致分布在北京、天津以及河北的香河、固安、唐山、滄州等地。例如，北京先后發布了《關于促進北京市智能機器人科技創新與成果轉化工作的意見》《關于促進中關村智能機器人產業創新發展的若干措施》和《北京市機器人產業創新發展路線圖》來引導當地機器人產業的發展。

作為我國最大的前沿信息技術和新一代互聯網技術策源地，北京在機器人前沿技術領域具有領先優勢。2016年，北京軟件信息服務業實現營業收入7287.6億元。在人工智能領域，北京擁有人工智能企業240多家，專利申請數累計7841項。據不完全統計，中關村人工智能企業實現總收入4122.5億元。

世界機器人大會永久落戶的北京經濟技術開發區正在建設“中國制造2025示范區”，這里已建成以亦創智能機器人產業園、大族企業灣為核心的機器人產業創新基地，吸引了哈工大特種機器人、安川首鋼機器人等一批行業龍頭及研發機構入駐，機器人企業達100家左右，產業規模約30億元。

按照2017年8月公布的《北京市機器人產業創新發展路線圖》，北京將分兩階段實現戰略目標。第一階段是，到2020年，北京機器人產業收入達到120至150億元，培育形成10家行業領軍企業、10個研發創新總部，實施10個工業機器人重大應用項目；第二階段是，到2025年，北京機器人產業收入達600億元左右，形成全球領先的機器人技術協同創新體系，人工智能等前沿領域達到世界領先水平，操作系統及軟件達到國際先進水平，基本建成全球領先的機器人創新應用基地。

長三角的機器人產業園比較密集，主要有上海，江蘇省的昆山、張家港、南京、常州及徐州，浙江省的杭州、嘉興、麗水等地。

例如，徐州作為一座老工業城市，隨著轉型發展步伐的加快，大力發展機器人產業，開拓了轉型新空間。目前，徐州機器人產業園、泉山機器人產業園、新沂機器人產業園、江蘇東方金鈺智能機器人產業園（邳州）四大機器人產業園格局初步形成。

2017年全國最大的特種機器人基地落戶徐州，特種機器人主要應用在進入人不能進、人不能及、人不能為的高危環境，代替人們在災害或事故現場進行偵察、探測、破拆、滅火、救援等工作，在公安消防、應急救援、石油、化工、電力、礦山、市政建設、醫療等諸多領域具有廣泛的應用價值。譬如無人機、消防機器人、水下機器人、清潔作業機器人、管道機器人等。

中信重工開誠智能裝備有限公司是中信重工的控股子公司，是國內唯一規模化特種機器人生產企業。按中信集團部署，未來將逐步在全國建立8大特種機器人研發、生產、銷售、服務基地，而徐州將是首個全產品（26種機器人）生產基地，并將被打造成全國最大的特種機器人基地、特種機器人特色小鎮。

作為重要的技術支撐，2018年1月3日，江蘇省質監局批復同意該市籌建江蘇省特種機器人產品質量監督檢驗中心。這標志著徐州智能制造產業走上了產業布局和科研檢測能力齊頭并進、相互借力發展的良好局面。

珠三角的機器人產業園主要集中于廣東省，分布在深圳、東莞、順德、廣州、中山等地，其中深圳的機器人產業發展最快。

機器人產業已是深圳的未來新興產業之一，在這里涌現出一批如大族激光、固高、優必選、雷賽等具影響力的龍頭企業，機器人全產業鏈正在逐步完善，市場輻射能力不斷增強，產業應用特點日趨顯著。據統計，深圳機器人行業產值已超過800億元。

“未來，我希望全球有工廠的地方就有大族激光的產品。”大族激光智能裝備集團有限公司總經理陳焱表示，10年前，中國所需的激光切割和焊接技術設備還被國外壟斷，相關設備動輒就要上千萬元。大族激光通過自主研發，實現了核心部件的生產，大到航空航天、船舶制造、工程機械、農業機械，小到廚房餐具三件套，凡是與金屬有關的，都有大族激光的身影。

目前，大族激光已擁有3000余項專利，其中發明專利400余項，占全國行業總數的一半以上，并通過自主研發打破多項國外壟斷，以高科技含量和高性價比產品打入海外市場。

“工業機器人和服務機器人在2017年都火得不得了。”中科院深圳先進技術研究院院長助理、深圳市機器人協會秘書長畢亞雷表示，憑靠深圳雄厚的產業基礎、完善的創新要素、高度集中的高端人才和資本市場，依托中國3C產業集聚地深圳帶來的巨大市場需求，深圳機器人產業已步入快速發展階段。隨著人工智能熱潮的推動，深圳機器人智能化也在不斷提升。

此外，東北的哈爾濱、沈陽、撫順，山東的濟南、青島、菏澤，福建的晉江，中部的長沙、洛陽、武漢、合肥、馬鞍山、九江，西部的重慶、成都等都在打造機器人產業基地，引領制造業轉型升級，培育經濟增長新動能。

機器人檢測認證體系亟待健全

“我們在國產機器人的關鍵零部件和關鍵技術上取得了喜人的突破。”羅俊杰在重慶召開的中國機器人產業發展大會上說，語音識別、圖象識別等技術達到了國際先進水平，機器人本體優化設計及性能評估、高速、高精度控制等技術都取得了進展。控制器、伺服電機已接近國際水平，RV減速器實現大批量的應用。

國家的產業政策正逐漸發揮引導作用，通過國內自身的成長和市場優選，逐漸開始往優秀、高端的機器人方向發展。中國機器人產業聯盟理事長、新松機器人公司總裁曲道奎表示：“機器人的研發符合未來智能制造的發展趨勢，正因如此，才會吸引越來越多的企業加入到這個行業中來。新時代下的制造業需要協同發展，更需要合作共贏；新時代下的制造業也面臨著理念和發展模式的創新，既有挑戰，更有前所未有的機遇。”

工業和信息化部、國家發展和改革委員會、財政部2016年3月發布的《機器人產業發展規劃（2016—2020年）》（以下簡稱《規劃》）指出，雖然我國機器人產業已經取得了長足進步，但與工業發達國家相比，還存在較大差距。主要表現在：機器人產業鏈關鍵環節缺失，零部件中高精度減速器、伺服電機和控制器等依賴進口；核心技術創新能力薄弱，高端產品質量可靠性低；機器人推廣應用難，市場占有率亟待提高；企業“小、散、弱”問題突出，產業競爭力缺乏；機器人標準、檢測認證等體系亟待健全。

中國工程院院士蔡鶴皋表示，中國機器人產業快速發展，但在標準缺失、檢測手段不足、缺乏權威的第三方認證機構的情況下，一些地區機器人產業發展略顯盲目，產品市場認可度不高。隨著中國越來越多的企業進入機器人制造領域，完善標準體系、健全檢測認證、規范市場體系，已成為當務之急。

2017年5月22日，國家標準委、國家發改委、科技部與工業和信息化部聯合發布《國家機器人標準體系建設指南》；2017年10月25日，《中國機器人標準化白皮書》（以下簡稱《白皮書》）發布。《白皮書》對我國機器人標準化戰略和規劃提供了參考和指導，為我國機器人標準立項和研制提供了科學依據。

同年11月4日《中華人民共和國標準化法》（以下簡稱《標準化法》）出爐，《標準化法》修訂內容其中一條：賦予了團體標準法律地位，增加市場標準有效供給。這給機器人標準制定工作帶來了便捷。

接著，2017年底召開的中國機器人產業發展大會上發布了3項機器人聯盟標準，包括《飛行機器人安全要求》《助老助殘機器人安全一般要求》和《帶視覺的工業機器人系統通用技術要求》。

早在2016年中國機器人產業發展大會上，中國機器人產業聯盟就發布了3項標準。在2017年中國機器人產業發展大會上，國家標準化管理委員會工業標準二部副主任田昭瑩說：“對于機器人標準體系的建設，我們明確了兩個階段目標。第一個階段到2018年要初步健全標準體系，制定60項左右的國家標準和行業標準。第二階段是到2020年形成較為完善的標準體系，大約要制定100項的國家標準和行業標準。”

如何搶占機器人產業制高點

談到中國機器人產業的未來前景，孫志強預計，未來十年國內機器人數量可以達到150萬臺的總量，長期會達到300萬臺左右。同時，目前國內機器人制造的基礎比較弱，關鍵零部件本土還是難以生產，像減速機、馬達、軸承、控制系統這些產品基本被國際壟斷。另外，國內高校也沒有專門的機器人學科，是放在機械工程類下面的，中國未來發展機器人產業還需要后排發力。

《規劃》提出，到2020年，工業機器人速度、載荷、精度、自重比等主要技術指標達到國外同類產品水平，平均無故障時間（MTBF）達到8萬小時；醫療健康、家庭服務、反恐防暴、救災救援、科學研究等領域的服務機器人技術水平接近國際水平。新一代機器人技術取得突破，智能機器人實現創新應用。

關鍵零部件取得重大突破。機器人用精密減速器、伺服電機及驅動器、控制器的性能、精度、可靠性達到國外同類產品水平，在六軸及以上工業機器人中實現批量應用，市場占有率達到50%以上。

除了在工業機器人技術上的加快追趕，還需要另辟蹊徑進行大膽超越。而利用國內人工智能、大數據、物聯網等信息技術優勢和規模龐大的市場優勢，在人機協作機器人、智能服務機器人和智能特種機器人方面加以突破和應用，不啻為明智之舉。

在2018年1月份舉辦的“2018中國制造論壇”上，漢德工業4.0基金創始人、原德意志銀行亞太區投行執行主席蔡洪平表示，機器人分三類，一類是傳統自動化里面的一個抓手、噴漆、電焊，它就是自動化的一部分，大部分是生產線上的機器人，我國主要的企業都在攻這一類，但這類老的工業機器人，我國幾乎在低端徘徊。

蔡洪平稱，老的工業機器人機械化是靠力學和齒輪之間的推動來運作的，機械算法要非常高。一臺機器人100塊錢，35塊錢是減速器，我們沒有，今天全被日本和德國壟斷；將近25塊錢是伺服馬達和控制系統，我們也沒有；第三塊是末端抓手，特別是精細末端，我們也沒有。

這不代表沒有出路，蔡洪平認為，還有兩類機器人在中國有很大市場，一是人機協作機器人，目前不太依賴于減速器，它是靠智能、傳感、網絡、數據的，這點中國人有巨大的優勢。接著是服務機器人，以后人口老齡化非常嚴重，服務機器人靠智能化、傳感。“目前我們實行的彎道超車是傳統生產線上不要跟人家打了，我們主攻3C、電腦、手機、醫藥包裝，這塊需要人機協作機器人，我想我們國家有機會。”

“我覺得人工智能是來替代白領的，工業機器人這塊是替代藍領。人可以娛樂、可以創造、可以做各種有意義的事。”蔡洪平告誡，“不要跟老的競爭，咱們直接彎道超車。”

優傲機器人總經理蘇璧凱也表示，人機協作機器人將改變慣有工業制造零件方式，也是精密制造業的趨勢，更是人與機器人如何協同工作的最好呈現形式。隨著中國制造將向中國智造的轉變，更輕便、更便宜的協作機器人或將成為帶動中國工業機器人市場增長的重要驅動力。