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我国机器人产业的机遇和挑战

已有 2671 次阅读 2016-6-8 10:57 |系统分类:论文交流

 


文/卢月品


      近期三部委联合印发《机器人产业发展规划(2016-2020年)》,作为机器人产业领域第一个系统性的规划文件,《发展规划》不仅将当前快速增长的工业机器人作为发展重点,而且兼顾市场前景广阔的服务机器人,提出“经过五年的努力,形成较为完善的机器人产业体系”。

  《发展规划》立足现实,长远布局,从重点产品、关键技术、基础能力、质量管理、应用示范、产业结构等五个角度明确了机器人产业的发展路径,不乏亮点。具体为:一是列出了弧焊机器人、喷涂机器人、500公斤以上重载工业机器人等十大标志性产品,并明确了十大标志性产品的关键参数以及应用领域,指明了我国机器人产业的未来发展方向;二是《发展规划》提出“推动高精度减速器、高性能伺服电机和驱动器、高性能控制器等关键零部件全面突破”,明确了我国机器人产业的发展路线,体现了我国推动机器人产业发展的决心;三是《发展规划》将共性关键技术、创新平台、标准体系与检测认证体系建设等基础能力建设作为重点,为我国机器人产业的发展奠定了基石;四是《发展规划》提出“重点围绕《中国制造2025》十大领域,实施一批效果突出、带动性强、关联度高的典型行业应用示范工程”,这势必将成为推进机器人产业发展的重要抓手。

  《发展规划》在梳理产业发展路径,加强行业规范管理的同时,将进一步加快机器人的推广应用,这不仅将有效降低人工成本上升和人口红利减少对中国工业竞争力的影响,而且有利于提高生产效率和产品质量,降低生产成本和资源消耗。

  “十三五”期间,我国机器人产业发展面临全球机器人产业蓬勃发展、我国机器人需求潜力巨大、已具备一定的产业发展基础等良好机遇。国际金融危机以来,很多发达国家通过发展数字化、智能化制造重振制造业,装备制造产品逐步呈现数字化、智能化特征。工业机器人等智能化制造装备异军突起,应用领域不断拓宽,种类更加繁多,功能越来越强,自动化和智能化水平显著提高。汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线,生产线的成套装备己成为自动化装备的主流及未来的发展方向,同时也成为世界各国竞争的焦点。

  全球机器人市场规模快速扩大。2010-2014年,全球工业机器人销量年均增速超过17%,主要工业发达国家机器人密度(每万名工人使用工业机器人数量)普遍超过200;服务机器人发展迅速,应用范围日趋广泛,以手术机器人为代表的医疗康复机器人形成了较大产业规模,空间机器人、反恐防暴机器人等特种作业机器人应用成果显著。

  据国际机器人联合会统计,2014年全球工业机器人销量为22.9万台,比2013年增长29%,其中亚洲销量约占三分之二,中国、韩国、日本、美国和德国五大市场的销量占全球工业机器人总销量的75%左右。2014年全球专用服务机器人销量为24207台,比2013年的21712台增长了11.5%,销售额比2013年增加3%达到37.7亿美元。2014年,个人/家用服务机器人销售约470万台,比2013年增加了28%,销售额达到22亿美元。

  我国机器人产业平稳发展且未来需求潜力巨大。据中国机器人产业联盟最新统计,2015年上半年共销售工业机器人11275台,同比增长76.8%,按可比口径销量增长27%,是2014年全年销售量的66.5%,其中工厂用AGV销售631台,占总销量的5.6%,三轴及以上工业机器人销售10644台。2015年全年国产工业机器人销售总量可能已超过22000台,同比增长30%左右。

  全球制造业每万名工人使用工业机器人数量由5年前的50增加到66,我国制造业机器人密度由5年前的11增加到36,我国机器人密度较低但增速较快,未来市场潜力巨大,预计需求将继续保持井喷态势。

  我国机器人产业在技术研发和生产制造方面具备了一定的基础。目前,我国基本掌握了本体设计制造、控制系统软硬件、运动规划等机器人相关技术,不少机器人拥有自主知识产权。

  近年来,在需求快速扩张及“十一五”、“十二五”国家科技计划的持续支持下,一方面很多科研院所在结构、驱动和控制等方面开展了大量研究工作,取得了丰富成果;另一方面各类产品不断涌现。

  工业机器人方面,沈阳新松、埃夫特、广州数控、哈博实、新时达、埃斯顿和巨一焊接等一批本土机器人制造骨干企业得到快速成长,开发出多种类工业机器人。服务机器人方面,各类产品开始不断涌现,个别企业在某些领域已进入世界领先行列,骨干企业主要有科沃斯、康力优蓝、纳恩博、风行天下、优必选。清洁机器人、无人机和自平衡车等家用服务机器人已实现产业化;公共安全、救灾救援、核裂变堆运行维护等多种型号机器人已经开始示范应用;外科手术和辅助治疗等医疗机器人、水下机器人、部分型号军用机器人已进行试验应用。

  我国机器人产业也面临巨大挑战。我国机器人产业存在的问题主要有以下几个方面:

  一是自主创新能力弱。缺乏核心及关键技术的原创性成果和创新理念,缺乏面向企业及市场需求的问题依然突出。一方面,工业机器人的高可靠性基础功能部件、产品设计、材料与工艺、主机批量生产、系统集成水平等技术都与发达国家存在较大差距。精密减速器、伺服电机、伺服驱动器、控制器等高可靠性基础功能部件方面的技术差距尤为突出,长期依赖进口。另一方面,服务机器人的精确控制、多传感器信息融合及智能控制、精密减速器和伺服驱动器等核心部件、加工装配工艺等技术与国外先进产品存在较大差距。

  二是产品以中低端为主。国产工业机器人以中低端产品为主,主要是搬运和上下料机器人,大多为三轴和四轴机器人,应用于汽车制造、焊接等高端行业领域的六轴或以上高端工业机器人市场主要被日本和欧美企业占据,国产六轴工业机器人占全国工业机器人新装机量不足10%。其次,来自国外产品的竞争激烈。2014年国产工业机器人在我国销量为1.6万台,在市场总额中占比不到30%。外资企业积极扩产,并且从整机组装深入到关键部件生产。

  三是自主品牌认可度不高。我国机器人市场由外企主导,自主品牌亟需发展壮大。由于用户企业已经习惯使用国外品牌,特别是使用量最大、对设备品质要求最高的汽车和电子工业,导致自主品牌的本体和零部件产品不能尽快投入市场,甚至有成功应用经验的产品也难以实现推广应用。其次,我国工业机器人生产企业规模普遍偏小。九成企业规模在1亿元以下,虽然龙头企业沈阳新松2015年销售收入已达到16.9亿元,但与安川、发那科、库卡等销售收入均超过百亿元人民币的外企来比,仍然偏小。

  四是企业成本压力大。核心部件长期依赖进口的局面依然难以改变,企业成本压力大。2015年,约75%的精密减速器由日本进口,主要供应商是哈默纳科、纳博特斯克和住友公司等;伺服电机和驱动超过80%依赖进口,主要来自日本、欧美和中国台湾地区。关键零部件大量依赖进口,导致国内企业生产成本压力大,特别是本体企业业务盈利能力较低,对比外企,国内企业要以高出近4倍的价格购买减速器,以近2倍的价格购买伺服驱动器。

  面临目前的机遇和挑战,我国应该如何做强机器人产业,具体有五点建议。

  一是完善政策扶持体系。在资金、税收、产品销售补贴等方面出台相应的扶持政策,提高国产工业机器人使用率。落实生产企业税收优惠政策;扩充《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》,以促进自主品牌工业机器人的研发和应用。研究制定行业应用指导政策。例如,对于一些有毒、有害、存在危险的工作岗位,必须以机器人代替人工;对于高温、高噪声等环境恶劣的工作岗位,鼓励以机器人代替人工。允许成立租赁公司促进小企业对于机器人的使用。鼓励金融资本、风险投资及民间资本参与机器人产业,支持符合条件的企业在海外资本市场直接融资。

  二是加大技术研发力度。加快技术研发,突破产业技术瓶颈。针对应用需求,开展工业机器人全生命周期可靠性和制造工艺技术研究,攻克关键零部件技术并实现产业化。充分利用和整合现有资源,继续推进研发平台、应用验证平台、整机及关键部件检测中心的建设工作。适时建设人工智能、感知、识别、驱动和控制等下一代技术研发平台,关注没有被现有机器人技术体系所纳入的如能源、大数据、安全和材料等领域的技术创新。

  三是深入开展示范应用。围绕加快发展我国智能制造的需求,推动典型应用示范工程,在汽车、电子、纺织、物流、国防军工、民爆、制药、半导体等行业,开展自主品牌工业机器人的应用示范。推进减速器、控制器、伺服电机及驱动器、传感器等关键零部件的产业化示范应用。

  四是集中突破重点产品。以市场需求为导向,集中主要的技术力量和资金,重点突破面向汽车、电子等高端应用领域的2~3种工业机器人,掌握总体技术,并形成规模应用,进而带动我国工业机器人相关零部件生产企业的发展。根据客户多样化的需求特点,选择细分市场推出一些性价比高的产品,逐步抢占国内中小企业用户市场。

  五是加强人才队伍建设。切实推进产学研一体化人才培养模式,建立校企联合培养人才的新机制。依托中科院等知名研究机构,通过实施大型合作项目,联合企业培养出从研发、生产、维护到系统集成的多层次技术人才。运用职业培训、职业资格制度,通过实际项目锻炼来培育人才。加强高层次人才引进,吸引海外留学人员回国创新创业。

  作者单位:工业和信息化部赛迪智库



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