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当代表新技术革命潮流工业机器人夯实中国智造

发布时间:2021-09-11 21:03:51 阅读: 来源:调节阀厂家

代表新技术革命潮流 工业机器人夯实“中国智造”基础

为更好地实施创新驱动发展战略,不久前科技部和财政部共同起草了《关于深化中央财政科技计划(专项、基金等)管理改革的方案》,已经党中央、国务院批准。工信部等部门正在制定的《制造强国2025规划纲要》,也提出 创新驱动、高端引领、基础支撑、绿色发展 的方针,争取到2025年中国装备制造业进入世界装备制造强国第二方阵。这些都是聚焦国家重大战略任务,顺应世界新技术革命潮流,推动 中国制造 走向 中国智造 、 中国创造 的重大举措,必将提升中国先进制造业产品的全球竞争力。而工业机器人作为智能化代表,也必将是 中国智造 的典型代表。

工业机器人代表 中国智造

工业机器人作为智能化代表,3D打印作为数字化代表,均被列为转型升级和智能制造的重点方向,正在成为新的经济增长点。特别是工业机器人,得到了各级政府和社会各方面的大力支持,发展态势喜人。2013年中国市场销售工业机器人36560台,同比增长60%,成为全球第一大工业机器人市场,约占全球销量的五分之一。截至今年6月,全国已建或拟建的机器人相关产业园(基地)已超过36个,规划面积超过2.8万亩,到2020年的规划投资额超过5000亿元。

工业机器人在华夏大地掀起的热潮,离不开 世界工厂 崛起的大背景。中国制造业规模已位居世界第一,占全球比重19.8%,220余种工业产品产量位居世界前列。装备制造业产值已超过20亿元,占全球三分之一以上份额,是历史上继美英之后惟有的第三个。从世界历史看,工业机器人的兴旺发达也与一个国家制造业的先进强大息息相关。美国1959年就生产出了世界上是1位比较深资的工程师第一台工业机器人UNIMATE,随着制造业产能的转移,其工业机器人发展放缓,但保有量仍居世界第二、16.8万台,密度135台/万人;日本是 机器人王国 ,保有量世界第一、31万台,密度高达339台常见故障:做拉伸实验时/万人;德国制造闻名遐迩,保有量世界第三、16万台,密度273台/万人;韩国贵为创新型国家,工业机器人使用密度全球第一、396台/万人,保有量14万台;首个 世界工厂 英国风光不再,法国和意大利的制造业今不如昔,工业机器人应用止步不前;中国制造总量第一,但工业机器人使用密度仅为23台/万人,远低于58台/万人的全球平均水平,由大转强任重而道远。当然保有量越少,市场前景和需求量也就更大。2013年我国制造业工人数量在5000万人左右,预计未来3000万工人可以用工业机器人替代。以2020年工业机器人密度达100台/万人计,则有30万台工业机器人的替代空间。如果再考虑到现役机器人的更新换代,保有量将达40万台以上,超过日本居世界第一。

中国工业机器人进步明显

目前,国内机器人本体生产企业有20多家,沈阳新松、广州数控等是第一梯队。虽然产品策略和技术特点不尽相同,譬如新松是中国机器人的先行者,广数则由数控系统拓展而来,但基本还是以成本和渠道优势占领市场。总体来看,国外机器人占据中国近90%的市场总量份额,其中发那科、ABB、安川、库卡四大家族占据约65%的市场份额并扩大在华生产,一些二线厂商如川崎、那智不二越和现代等也纷纷将中国视为最大市场。

零部件更是中国机器人发展的短板,核心和高精度零部件主要依赖进口。尽管国内也有不少伺服系统、控制器生产厂商,但产品大多集中于低端应用,能与机器人配套的很少。在减速机领域,谐波减速机好像更时髦一些,但主要用在20公斤以下机器人关节,只占全球减速机市场的40%左右;RV减速机组成零件更复杂,承载强度更高,难度更大,市场也最大。国内厂家均已能研发生产并小批量试用,行业巨头日本帝人公司也计划于2016年在华生产。虽然如此,中国机器人仍取得了长足进步。2013年中国机器人销售9700台,占比26%,较以往的10%(总量份额)有很大进步。中国机器人的发展可以简单归结为 三部曲 :

一是打牢基础。2013年中国企业销售的主要产品为坐标型机器人,占比超过40%,这是第二次工业革命而非第三次工业革命的产物。目前中国机器人发展态势类似于美国上世纪50~60年代,众多企业大干快上、争先恐后。不同点则是当时美国机器人技术水平世界领先,中国机器人则明显落后于西方。外企在华销售则以多关节机器人为主,占比超过80%。

二是差异化发展。国内外机器人在产品应用领域各有侧重,近60%的中国工业机器人应用在搬运与上下料领域,涂层与胶封是其应用的第二大领域,用于焊接的机器人不足总销量的10%。外国工业用户是甘心1开机就进行实验机器人的主要市场在焊接与钎焊领域,几乎占其总销量的50%。

三是错位竞争。从行业分布看,国外机器人大量应用于汽车制造,购买量近50%,电子产品制造业和金属加工业分别占14%和10%。这也契合全球市场趋势,国际机器人联合会(IFR)的数据显示,汽车及汽车零部件制造业,电子电气工业,金属制品业(包括机械加工),化工、橡胶及塑料工业对工业机器人的需求排名前四,其中汽车和电子占60%左右的市场份额。但外企也并不是高枕无忧,随着汽车和电子行业的需求逐渐饱和,焊接机器人、点胶机器人和洁净机器人销售将面临新的节点。中国机器人,主要应用于搬运、装配、加工、铸造、打磨与喷涂等。

第三次工业革命的王牌

国产机器人的进步固然可喜,但还必须认清一个本质差距,那就是中国工业机器人的旺盛需求和日益崛起,本质上仍是第二次工业革命或重工业化后期的产物,突出表现为劳动强度大、作业环境差、存在安全隐患的工装车间 机器换人 ,而不是具有更高人工智能的 机器人时代 ,呈现出明显的低端化倾向。

在第三次工业革命前,中国必须冷静面对两个事实:一是由于在需求、技术和市场化导向上的差异,中国机器人仍然会是机器人强国的追随者,10年内难以并驾齐驱,但差距将明显缩小;二是工业机器人的大规模应用,促使制造业更容易在劳动力高成本地区与低成本地区之间双向流动。随着我国人力资源等生产要素成本的不断上升,下步发展存在着三种可能:

一是高端制造业部分回流发达国家。比如,德国推行以 智能工厂 为重心的 工业4.0计划 ,以确保德国制造的未来优势;美国的《先进制造伙伴计划》希望通过发展人工智能、工业机器人和数字化制造,谋求制造业回归;日本提出通过加快发展协同式机器人、无人化工厂,提升制造业国际竞争力。

二是部分制造业向成本更低的地区转移。比如东南亚、非洲等,已迁移的既有跨国公司也有中国企业,不可掉以轻心。

三是中国实施以机器换人为主的技术改造创新,提高自动化、智能化、数字化水平,再次巩固综合成本优势,这是最大的也是惟一的可能。一则很多制造产业链都在中国,很难完全转移出去。二则中国制造的规模优势和巨大产能,大幅度地降低了机器人的推广应用成本。三则制造业(包括机器人制造)仍然需要巨大的沉没成本和基础配套,没有哪个国家或地区会比中国更低。这些因素,是中国能从容应对第三次工业革命的最大王牌和底气所在。

自动化仍是中国智造近期任务

要实现中国制造强国2025的主要任务,必然继续调结构促升级。而能否实现中国制造向中国智造转变的关键,不能单纯追求中国工业机器人和3D打印机的进步,而要以工业机器人和3D打印为龙头带动智能制造,提高工业整体现代化、自动化水平,这是支撑中国战略性新兴产业发展的基石。发达国家的发展方向是智能化,自动化则是近期中国转型升级的主要方向。国内又有巨大的自动化市场需求,机器人作为集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备,必将成为引领中国自动化、智能化的新兴大型高技术产业,完全有可能像美国、德国和日本那样对受检的音像制品和电子出版物进行复制质量检查抢占世界发展的制高点。

同时,要更好地与移动互联相结合。以往,制造业意味着规模化生产、意味着产品的一致性,现在则要求生产的柔性化、产品的多样化。企业要在第三次工业革命的竞争环境中生存下来,就需要提高效率、缩短产品的研发周期,以及实现产品的个性化定制化。

工业机器人很好地提高了效率,3D打印实现了产品的个性化、定制化,移动互联则赋予了远程控制和络打印更多的可能性。缩短产品的研发周期,惟有靠人才能实现,这对新时期的综合性、复合型人才储备培养提出了更高的要求。企业发展战略将随之发生巨大变化,传统制造业将更多地向 微笑曲线 的设计和品牌两端攀升,而不是一味大规模并购。

同时,移动互联的迅猛发展,正在以前所未有的速度改变现有的产业形态和商业模式,在这场猛烈的变革下,必须要有创新性、颠覆性的思维,就像当年华为用计算机思维制造程控交换机一样。以后有可能出现移动式3D络打印机器人。它既可以依靠传感器远程双向传输数据,打印出合格的零件并进行远程操作安装;也可以现场对破损部位、难成形零件(比如飞机的复合材料、异型件、非标件)等进行测量、建模、制造、焊接、检测,可以极大地节省维修制造时间和人工运输成本。

机器人发展主战场待确定

中国机器人联盟预测未来10年,我国工业机器人市场将达到6000亿元,机器人产业集群的年产值将达到3万亿元,工业机器人10年内的需求无忧,5年内产能不会过剩,主要基于三个因素:

一是国内虽然有30多个城市建设机器人产业基地,特别是重庆、沈阳、青岛等城市手笔更大,比如上海(以外资企业为主,2020年目标是600亿~800亿元)、重庆(以国内企业为主,2020年目标过500亿元)、芜湖(以埃夫特为主体,2017年目标是100亿~300亿元)、广州(以广数为主体,2020年目标是10万台机器人)、沈阳(以新松为主体,2017年目标是500亿元)、青岛(以新松、安川电机等为主体,2020年目标过百亿元),但形成规模尚需时日。一般来说,从投资意向到商务考察、敲定优惠政策至项目落地需1~2年时间,厂房建设和设备调试有2年左右的周期,量产也需1年以上。而且,这30多个基地绝不可能全部建成。

二是组装机器人的技术要求和成本都比较高,不太可能出现像当年 螺丝刀空调 和 山寨 这样的奇景。国内组装企业议价能力弱,采购成本比国外通常贵3~5倍。仅减速机一项就占机器人成本的35%左右,电机、控制器部分占10%左右。同时,近几年机器人的价格下降了50%以上,组装机器人无利可图。真正具有核心竞争力的企业,一定能发展壮大。

三是外资品牌的影响力降低。中国机器人产业联盟的数据表明,2013年外资品牌的机器人销售量为2.7万台,占总销售量的74%,近乎垄断的局面正在改变。虽然国外品牌正加大在华投资生产力度,但中国自主品牌工业机器人崛起的大势已不可逆转,就像中国家电、中国高铁曾经走过的那样。

国外机器人是伴随着汽车行业的兴起而成长的,当代汽车行业对机器人精度、效率和稳定性的要求都非常高,近期国内企业在乘用车行业难以有很大的突破。但还有一个巨大的空白区域,那就是专用车市场和部分卡车、汽车零部件生产商。目前国内大量的中小型改装车企业,生产条件非常差,恶劣的焊割环境难以招到年轻工人。上装的焊接又没有底盘的技术要求高,外企尚未进入,即便看中了也未必打得起 价格战 ;改装车也没有生产制造底盘的必要性和紧迫性,高价机器人难有市场。部分卡车、汽车零部件生产商对质量的要求越来越高,技术改造升级的愿望迫切,很多重体力劳动工位难以吸引青年工人,急切需要大量 高性价比 机器人。所以,专用车市场近期会是国产机器人的一个重要战场。

此外,国外机器人企业对国内铸造、家电、陶瓷、石化和饲料等传统行业不熟悉,利润也没有汽车行业高,既无先发优势也无开发动力。这些行业产能巨大,技术改造和转型升级的空间同样巨大,对工业自动化特别是用性价比高的经济型机器人替代人工有相当大的需求,应该是中国机器人竞争的主要战场。只要策略得当、扶持得力,中国自主品牌机器人必将由搬运、机床上下料、码垛、铸造等低端应用领域,逐步拓展到汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业。

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