中國工業(yè)機器人應(yīng)用盤點與趨勢預(yù)測

當(dāng)今世界正處在金融危機后的深刻變革和調(diào)整階段，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新生代技術(shù)交流和碰撞日益頻繁，各主要工業(yè)發(fā)達國家將目光重新投向制造業(yè)，中國在面對國內(nèi)外諸多壓力下選擇發(fā)展智能制造這一新興產(chǎn)業(yè)，是完成工業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，助推工業(yè)化和信息化高層次深度結(jié)合的一條最理性的發(fā)展道路?？梢哉f從長遠來看，工業(yè)機器人大規(guī)模代替?zhèn)鹘y(tǒng)廉價勞動力進行生產(chǎn)活動是大勢所趨，不僅在于勞動力成本上漲導(dǎo)致人口紅利消失，也在于高端精密智能化制造方式的內(nèi)在要求，同時還背負(fù)著將人類從繁重、危險、重復(fù)性勞動中解放出來的歷史使命。

現(xiàn)在面臨的問題就在于我們是否已經(jīng)在市場基礎(chǔ)、管理理念、商業(yè)模式、社會結(jié)構(gòu)等各方面做好準(zhǔn)備迎接工業(yè)機器人時代的到來?機器換人的大潮何時可以開始又何時結(jié)束?全智能化生產(chǎn)后將會對我國乃至世界經(jīng)濟、社會、生活方式產(chǎn)生怎樣的影響?

首先從全球來看，近年來世界工業(yè)機器人安裝量快速增長，其原因一方面主要是發(fā)達國家吸取美國次貸危機引發(fā)的全球金融危機、歐洲主權(quán)債務(wù)危機教訓(xùn)，實施再工業(yè)化戰(zhàn)略，確保制造業(yè)制高點;另一方面則是得益于中國工業(yè)機器人市場需求的高速增長。目前全球各國對智能制造均表現(xiàn)出強烈的興趣，各種政策措施相繼出臺。重要原因在于三年來全球范圍內(nèi)的制造業(yè)持續(xù)走低，市場、就業(yè)等因素施加在各國經(jīng)濟上的壓力逐步增大。歐美日等傳統(tǒng)發(fā)達國家期望利用智能制造來應(yīng)對國內(nèi)疲軟的經(jīng)濟形勢，夯實經(jīng)濟基礎(chǔ)，并對抗制造業(yè)向新興市場國家轉(zhuǎn)移的大趨勢。發(fā)展中國家和地區(qū)則希望利用智能制造進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高綜合競爭力。德國提出標(biāo)志性的“工業(yè)4.0”即是智能制造發(fā)展的長遠目標(biāo)，而智能制造裝備又以工業(yè)機器人為標(biāo)志。

2014年全球工業(yè)機器人安裝量創(chuàng)下新高，達到20.5萬臺，同比增長15.2%，較2012年安裝量增長4.6萬臺，增長的主要動力來源于汽車行業(yè)需求的穩(wěn)定增加。全球機器人產(chǎn)業(yè)在保持著良好增長勢頭的同時，隨著電子產(chǎn)品及新型產(chǎn)業(yè)不斷增長的需求，以及自動化生產(chǎn)的需要，工業(yè)機器人在下游行業(yè)的應(yīng)用主要集中在汽車、電子電氣、橡膠塑料、金屬和機械領(lǐng)域。汽車領(lǐng)域應(yīng)用最廣，占工業(yè)機器人應(yīng)用總數(shù)的39.0%;其次是電子電氣領(lǐng)域，占比20.3%;食品飲料和藥品化妝品領(lǐng)域相對較少，占比分別為3.5%和1.1%。

回看國內(nèi)，近兩年隨著國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的提出，兩化融合的穩(wěn)步推進，中國智能制造裝備領(lǐng)域得到了全社會范圍的廣泛關(guān)注。隨著產(chǎn)品性能提升的內(nèi)在需求增加和中國勞動力價格上漲，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的壓力不斷加大。工業(yè)機器人作為智能制造領(lǐng)域的代表，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中正發(fā)揮著越來越重要的作用。

目前中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)具備較強的政策優(yōu)勢，由于制造業(yè)轉(zhuǎn)型與升級，政府扶持力度不斷加碼。國內(nèi)外經(jīng)濟環(huán)境的變化倒逼產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，制造業(yè)向高端發(fā)展是必經(jīng)之路。為了更好地適應(yīng)市場經(jīng)濟的發(fā)展，需要利用機器人技術(shù)提升我國工業(yè)發(fā)展水平，完成從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。

在產(chǎn)業(yè)政策的激勵和市場需求的帶動下，近年來中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速增長，業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)產(chǎn)業(yè)化能力不斷提升，與此同時越來越多的新企業(yè)也積極投身于機器人產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。2014年中國工業(yè)機器人產(chǎn)量12050臺，同比增長26.2%，而2012至2014年的復(fù)合增長率則高達44.6%。

中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背后是產(chǎn)業(yè)環(huán)境的不斷完善。2014年1月，工信部發(fā)布了《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出了中國工業(yè)機器人發(fā)展目標(biāo)，即開發(fā)滿足用戶需求的工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術(shù)、主機設(shè)計技術(shù)及關(guān)鍵零部件制造技術(shù)，突破一批核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件，提升量大面廣主流產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性指標(biāo)，在重要工業(yè)制造領(lǐng)域推進工業(yè)機器人的規(guī)模化示范應(yīng)用。除了國家對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的總體指導(dǎo)外，各地對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)也制定了相關(guān)政策，予以支持與鼓勵。

與工業(yè)發(fā)展相類似，中國工業(yè)機器人市場也面臨區(qū)域分布不均勻的問題。制造業(yè)及發(fā)展較好的地區(qū)是中國工業(yè)機器人應(yīng)用的主戰(zhàn)場，也是拉動工業(yè)機器人發(fā)展的驅(qū)動力，中國工業(yè)機器人市場主要分布在華東和華南區(qū)域。我國工業(yè)機器人的使用主要集中在廣東、江蘇、上海、北京等地，其工業(yè)機器人擁有量占全國的一半以上。珠江三角洲地區(qū)和長江三角洲地區(qū)是我國經(jīng)濟最發(fā)達的兩個地區(qū)，其中長江三角洲地區(qū)在制造業(yè)中所占的比例越來越大。企業(yè)資金與技術(shù)實力雄厚、對產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率要求高，這促使企業(yè)使用較多工業(yè)機器人需求越來越強。

從工業(yè)機器人生產(chǎn)研發(fā)等產(chǎn)業(yè)的角度來看，目前我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)主要在東北、長三角和京津冀地區(qū)發(fā)展較好。東北是國內(nèi)老工業(yè)基地，是最早從事于工業(yè)機器人生產(chǎn)的地區(qū)，主要企業(yè)包括沈陽新松機器人公司、哈爾濱博時自動化設(shè)備、海爾哈工大機器人技術(shù)公司等。長三角地區(qū)是中國汽車制造業(yè)、電子制造企業(yè)集中地，也是重要的機器人自動化公司集聚地，主要企業(yè)有上海富安工廠自動化、上海機電一體化工程中心、上海廣茂達伙伴機器人、安徽江淮自動化設(shè)備公司等。京津冀地區(qū)因其技術(shù)優(yōu)勢，機器人產(chǎn)業(yè)也有所發(fā)展，代表企業(yè)包括北京紫光、艾捷默、遠大超人、拓博爾等，覆蓋領(lǐng)域包括工業(yè)機器人及其自動化生產(chǎn)線、工業(yè)機器人集成應(yīng)用、工業(yè)機器人技術(shù)咨詢等產(chǎn)品和服務(wù)。

從應(yīng)用行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，汽車、電子工業(yè)是國內(nèi)工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域。其中汽車工業(yè)是工業(yè)機器人最大的應(yīng)用行業(yè)，占比達到38%，與國際對應(yīng)比例相近;而電子工業(yè)領(lǐng)域占比達到18.1%。其他應(yīng)用行業(yè)包括橡膠塑料、軍工、航空制造、食品工業(yè)、醫(yī)藥設(shè)備、金屬制品等領(lǐng)域。

受國家宏觀政策調(diào)控及居民消費水平提高的影響，我國汽車業(yè)進入高速增長期，整個行業(yè)增產(chǎn)擴能增加了對工業(yè)機器人的需求，汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國工業(yè)機器人增長的主要原動力之一。另一方面，一些新興的中低端市場也迅速擴大，如工程機械領(lǐng)域，甚至一些過去傳統(tǒng)的勞動密集型企業(yè)如石化、糧食、建材、化肥、飼料等領(lǐng)域市場需求也迅速發(fā)展起來。

近年來，通過拓展下游應(yīng)用服務(wù)，開拓傳統(tǒng)市場接納新興生產(chǎn)方式，家電、軌道交通、船舶等領(lǐng)域是機器人未來應(yīng)用的主戰(zhàn)場。在一般工業(yè)應(yīng)用的新領(lǐng)域，如光伏產(chǎn)業(yè)、動力電池制造業(yè)，包括酒類、飲料、乳業(yè)、糖等在內(nèi)的食品工業(yè)，以及化纖、玻璃纖維、磚瓦制造、五金打磨、冶金澆鑄、醫(yī)藥等行業(yè)，都有工業(yè)機器人替代人工的環(huán)節(jié)和空間。

中國在工業(yè)機器人應(yīng)用企業(yè)類型方面也顯示出一些特點。采用工業(yè)機器人較多的企業(yè)，一般對產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高，企業(yè)在市場上具有更高的影響力。外商獨資或中外合資企業(yè)自動化程度一般比較高，也導(dǎo)致工業(yè)機器人的需求量較大。如近年來，隨著國內(nèi)消費電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大量的日本、臺灣、香港企業(yè)進入內(nèi)地建立加工廠，從事與IT、電器、個人數(shù)碼產(chǎn)品相關(guān)的部件生產(chǎn)，帶動了內(nèi)地工業(yè)機器人市場的快速增長。

預(yù)計未來至少在10到20年內(nèi)，工業(yè)機器人的市場潛力和產(chǎn)業(yè)規(guī)模都將持續(xù)增長。促進發(fā)展的有利因素有很多，一是中國工業(yè)結(jié)構(gòu)升級加快步伐，且國家政策重點支持。科技部先后從工業(yè)機器人高附加關(guān)鍵功能部件進行部署，對經(jīng)濟型工業(yè)機器人成套產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進行了布局，工信部重點扶持以工業(yè)機器人為代表的智能制造等;二是其所生產(chǎn)的批量產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯提升，且今后應(yīng)用企業(yè)將對生產(chǎn)線提出更多的柔性和敏捷性要求，而工業(yè)機器人的大規(guī)模應(yīng)用正好可以滿足要求;三是我國工業(yè)機器人理論研究積累深厚，裝備生產(chǎn)初具規(guī)模，中國經(jīng)過二十多年的努力已經(jīng)形成了一些具有競爭力的工業(yè)機器人研究機構(gòu)和企業(yè)，已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)等，開發(fā)出了一系列高技術(shù)含量的產(chǎn)品及零部件;四是應(yīng)用范圍逐漸擴大，目前已覆蓋到工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，發(fā)展?jié)摿o限。

我們還可從短期和長期兩個時間維度上看出工業(yè)機器人的普遍應(yīng)用一定是大勢所趨。短期來看，中國工業(yè)經(jīng)濟增速放緩，新型工業(yè)化道路大趨勢逐漸清晰，原先廉價的勞動力成本上漲導(dǎo)致中國人口紅利不在，產(chǎn)品制造要求逐漸提高，如果繼續(xù)堅持走原先的粗曠型發(fā)展道路已經(jīng)越來越不劃算了。長期來看，工業(yè)4.0穩(wěn)步推進，兩化融合逐漸實現(xiàn)，只能采用以工業(yè)機器人為代表的智能制造裝備，人類勞動力完全無法滿足要求;另外，工業(yè)機器人自發(fā)明之初即擔(dān)負(fù)的歷史使命也促使人類大規(guī)模應(yīng)用，工業(yè)機器人可實現(xiàn)人所不及或精密可靠產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，完成“超越人”使命;可應(yīng)用于對人類存在較大風(fēng)險的危險、惡劣環(huán)境中，完成“代替人”使命;可將人類從簡單、重復(fù)、繁重的體力勞動中解放出來，促使人類從事更高級腦力勞動的工作，或者干脆不工作，完成“解放人”的最終使命。所以說工業(yè)機器人大趨勢一定會到來，只是時間早晚。

未來中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用前景較為樂觀。短期來看，由于中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大方針不斷被落實，工業(yè)機器人的安裝量將保持一個穩(wěn)定的增長，并借助其在汽車領(lǐng)域中的良好應(yīng)用逐步拓展到其他行業(yè)。預(yù)計2015年中國工業(yè)機器人產(chǎn)量將增長到15140臺，增速為25.6%，2017年產(chǎn)量預(yù)計達到23620臺，復(fù)合增長率在25.2%左右。從區(qū)域結(jié)構(gòu)變化趨勢來看，預(yù)計2015-2017年，華東與華南區(qū)域應(yīng)用工業(yè)機器人數(shù)量仍占據(jù)較高比例，而東北、華北區(qū)域在各地方政府的逐漸重視下，應(yīng)用數(shù)量占比將逐漸增高。從行業(yè)結(jié)構(gòu)變化趨勢來看，預(yù)計2015-2017年，汽車、電子工業(yè)仍是國內(nèi)工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，工業(yè)機器人在軍工、航空制造、食品工業(yè)、醫(yī)藥設(shè)備等領(lǐng)域的占比將增加。

既然機器換人這一趨勢必將到來，那么我們面對的問題是需要多長時間才可以實現(xiàn)?當(dāng)前世界的技術(shù)革新、資本流動、經(jīng)營模式等方方面面日新月異，在這樣一個個別創(chuàng)業(yè)者或新技術(shù)就可以改變整個世界的時代，面對工業(yè)這樣一個各種影響因素作用下極端復(fù)雜的大系統(tǒng)，對工業(yè)機器人普及時間做預(yù)測將變得十分困難。但我們可以嘗試將世界工業(yè)機器人強國發(fā)展歷程做一個分析和總結(jié)，并考慮我國實際情況與其他國家的優(yōu)勢與不足，立足當(dāng)前發(fā)展速度對我國全面采用工業(yè)機器人的時間進行粗略測算。

機器人密度是評價一個國家工業(yè)機器人普及率和自動化發(fā)展水平的重要指標(biāo)。目前國際機器人聯(lián)合會(IFR)發(fā)布數(shù)據(jù)稱2017年中國工廠使用的機器人數(shù)量將超過任何其它國家，但在機器人密度方面卻遠遠落后于其他工業(yè)化程度更深的國家。在中國制造行業(yè)中，每萬名工人僅對應(yīng)30臺機器人，而韓國、日本、德國和美國在這一領(lǐng)域的數(shù)字為437臺、323臺、282臺和152臺。

上世紀(jì)60年代，美國首先研制成功第一臺工業(yè)機器人，也是勞動力成本不斷提高催生出的產(chǎn)物，機器人首先用在發(fā)展很快的汽車工業(yè)上。美國工業(yè)機器人發(fā)展算是一個自由市場經(jīng)濟條件下自然生長的過程，相較于日韓等國，政府影響較小，當(dāng)前機器人密度低于日韓和德國。日本在戰(zhàn)后也面臨勞動力缺乏和勞動力成本高的問題，迅速引進技術(shù)。同時政府出臺扶持政策，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)很快就發(fā)展起來。對機器人制造商，日本政府給補貼，以減少制造機器人的風(fēng)險，因此刺激了工廠的積極性。用戶購買和使用機器人也會得到政府補貼，用的越多獲得的補貼越多。促使日本已成為當(dāng)前世界上生產(chǎn)和使用工業(yè)機器人最多的國家。韓國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，于20世紀(jì)80年代末開始大力發(fā)展工業(yè)機器人技術(shù)，在政府的資助和引導(dǎo)下，由現(xiàn)代重工集團牽頭，到20世紀(jì)90年代末用了10年的時間形成自己的工業(yè)機器人體系，目前韓國近幾年來已躋身機器人強國之列，其機器人的生產(chǎn)能力僅次于日本、美國和德國，排名世界第4名，且其機器人密度已達到世界最高水平，例如韓國的汽車工業(yè)大量應(yīng)用本國的機器人。

再看中國的情況，中國政府對于工業(yè)機器人的各項扶持政策并不亞于當(dāng)年的日本和韓國，且本土企業(yè)幾經(jīng)擁有了一定積累，并已獲得了25%的市場份額，盡管還存在應(yīng)用成本高等問題，但中國工業(yè)機器人安裝量成倍增長已成定勢，預(yù)計3-4年內(nèi)中國機器人應(yīng)用規(guī)模將高居全球第一，10年之內(nèi)機器人密度即每1萬名工人的機器人數(shù)將超過500臺。若當(dāng)前中國經(jīng)濟和政策方向不變，全球各外部因素不出現(xiàn)大幅波動，預(yù)計中國最快在2030年工業(yè)機器人在各相關(guān)行業(yè)內(nèi)提供的生產(chǎn)力全面超過產(chǎn)業(yè)工人，機器替代人的大趨勢最快在15-20年后就將到來。