大力发展工业机器人产业促进“中国制造”转型升级

    引言 

    毋庸置疑，中国已经成为世界汽车、消费电子、通讯终端、家电电器等产品的制造中心，接下来必然要向高技术含量和高附加值的方向进行转型，这需要更加精密的加工与制造手段。与此同时，未来10年中国正面临着人口老龄化，劳动力成本上升和产业结构升级的压力，廉价按劳动力优势不在，工业机器人代替人工将成为发展趋势。 

     中国机器人市场期待大爆发 

    2013年11月，一份来自于国际机器人联合会（IFR）数据再次牵动了机器人产业从业者的神经。数据显示，在2005-2012年间，全球工业机器人的年均销售增长率为9%，而同期中国工业机器人的年均销售增长率达到25%。截至2012年底，中国超越韩国成为仅次于日本的全球第二大机器人市场，占全球市场15%。国际机器人联合会预测，2014年中国将成为全球最大的机器人市场，到2015年中国国内工业机器人年供应量将超过2万台，保有量将超过13万台。 

    2011年全球主要国家工业机器人保有量比较 

    以工业机器人在国外的行业应用经验来看，结合中国国内以往的应用领域，中高端工业机器人将在汽车产业、通信电子、金属制品、化工塑料、家电行业等有较为广泛及深入的应用。 

    实际上，我国的机器人研发起步并不晚，据中国机器人产业联盟秘书长宋晓刚介绍，早在20世纪70年代，我国就开始研发机器人；1985年，工业机器人被列入了国家“七五”科技攻关计划研究重点；1990年，工业喷漆机器人PJ-1如期完成。这是我国第一台喷漆机器人。与此同时，其他几种机器人的样机也顺利完成，并分别在一汽、二汽和南京汽车厂建立了自动喷漆生产线、驾驶室焊接线、弧焊工作站等应用示范点。近日，中科院重庆研究院与立谦汽车电子仪表厂合作,近日成功研发出我市首台经济型贴片机器人产品,并已实现批量生产。 

    事实也是如此，工业机器人现在已经越来越多地介入到了工业生产中。据深圳机器人协会会长毕亚雷介绍，在珠三角地区，机器人使用的年增速已达到30%到60%，尤其在装配、点胶、搬运、焊接等工业领域。在中国最具影响力的电子制造专业展会NEPCON中国电子展上可以得到明显体现，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，展示产品比例也在增长。 

    平安证券的一份报告显示，过去5年我国工业机器人行业复合增速约30%，我国工业机器人数量仅为日本的10%和德国的25%，市场空间很广阔。对于与中国当前近似的日本上世纪80年代的状况，未来3年中国该行业复合增速可达30%，两到三年后机器人将开始爆发性成长。 

    自动化与工业机器人这个趋势的兴起背后有多重因素。2014NEPCON中国专家顾问委员会成员冯忠鹏博士表示，“首先，随着人力、物料等成本不断攀升，利润空间遭到挤压，企业面临的盈利压力持续增加。自动化生产设备固然价格不菲，但效率更高，产能更大，有些企业几年光景就能收回成本，从长远来看，能创造比人工更多的价值，投资回报率高；其次，全国制造企业普遍存在招工难、招工成本高、工人流动频繁的问题。尤其是近几年，生产线操作工的流动性要比以往来得更大，“用工荒”迫使企业不得不想方法去解决这个问题。“另一2014 NEPCON中国专家顾问委员会成员黄照晨先生认为，”制造企业对产品品质的日益严格的要求也从一定程度上加快了自动化升级改造的日程，良好的品质促使企业追求生产过程中的稳定性和精确度，最大化降低误差和不良率，保障产品的质量；而且机器人还可以取代人工在一些可能会对人体产生健康危害的环境下工作。“ 

    国家战略政策已先行 

    作为大有可为的重要性产业，机器人产业的发展自然离不开国家政策的支持。近几年来，中国政府相关机构相继出台了一系列文件，旨在加强对产业的扶持。 

    2012年，国务院发布的“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中就明确表示，在智能制造装备产业领域，要重点发展包括工业机器人在内的核心关键技术。 

    也就在那一年，中国科学技术部发布了机器人科技发展“十二五”专项规划，提出要突破重点技术方向的重要基础理论和核心关键技术，实现仿人、四足高端仿生平台系统集成，引领服务机器人技术发展方向等多项目标。 

    随着政策的不断落实，机器人产业链上下游都开始行动起来。2013年4月，由中国机械工业联合会牵头成立的中国机器人产业联盟在北京成立。该联盟旨在促进我国工业机器人行业发展，指导国内企业间的合作与技术进步。 

    2013年底，工信部出台的《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。 

    在中国国家政策扶持的利好消息影响下，世界机器人巨头们早已跃跃欲试。像ABB、库卡等工业机器人巨头从去年开始亮相NEPCON。据NEPCON组委会介绍，KUKA、FESTO、IPTE、VST等知名厂商亮相NEPCON2014中国电子展。 

    去年年底，全球领先的工业机器人制造商库卡在上海松江区举行了盛大的亚洲新工厂开幕典礼,该工厂拥有350名员工，每年可生产5000台机器人。新工厂占地面积20,000平方米，主要将生产库卡工业机器人和控制台，使库卡以中国为立足点，辐射亚洲业务。库卡集团首席执行官Till Reuter博士表示：“中国是世界最大、发展最快的机器人市场，我们与众多中国的大客户建立了密切的长期合作关系。为了确保业务持续发展，我们当机立断，将更多产能集中在上海。” 

    Festo为中国市场提供工厂自动化和过程自动化的气动和电动技术及全面解决方案，主要服务于汽车、轮胎/橡塑、食品饮料、平板和太阳能、电子和轻型装配行业，水/污水处理以及生物技术/制药等行业。 

    当然，摩拳擦掌准备借力此次电子制造业革命的并非只有传统机器人制造商，诸如台达电子和富士康科技集团，也在努力寻求打造更好的工业机器人。 

    机器人引领基础产业发展 

    作为一套智能化的设备，机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成，而其中的每一部分都需要强大的基础产业来支撑，借机器人市场的大发展，中国基础产业可以获得长足的进步，形成真正的自主知识产权产品。 

    工业机器人产品涉及的上游领域相当宽泛，包括机器人及零部件、夹\治具技术、坐标定位设备、拾取放置设备、电机及其驱动、定位平台\运动平台、控制系统\PLC、启动元器件、工业相机及镜头、光源、传感器、机器视觉及软件等等。 

    电机和伺服系统是机器人系统的核心组成部分，工业机器人的大量普及必将带动中国本土电机和伺服系统供应商的进步。 

    电机用于驱动机器人的关节，要求是要有最大功率质量比和扭矩惯量比、高启动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性，并且有较大的短时过载能力。 

    目前，中国的高效节能电机技术正在加速革新过程中，各种变频技术的成果的应用正期待着机器人这一市场。目前，高启动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛的应用。 

    高精度的机器人不但需要高效电机，更为重要的是伺服控制系统。伺服控制系统就像是一个智能神经网络，它是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，无论是其中的控制芯片，数模转换、电源管理芯片等等，都为本土的电子零部件供应商提供了相当大的市场空间。 

    目前，中国国内工业机器人未来的市场需求为每年10亿元-15亿元，如此规模的机器人市场，需要集设计、研发、提供单元产品、成套装备以及售后服务在内的完整产业链的支撑。