摘　要：工業(yè)機(jī)器人是集光機(jī)電信息自動(dòng)化于一身的高技術(shù)，發(fā)展工業(yè)機(jī)器人對(duì)一個(gè)國家制造能力、自動(dòng)化生產(chǎn)能力具有重大影響。國內(nèi)外很多企業(yè)都是通過使用工業(yè)機(jī)器人來提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。國外一些大的汽車、電子、機(jī)械制造商通過采用工業(yè)機(jī)器人作為關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，可以做到根據(jù)市場需求及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)策略，以小批量、多品種，占領(lǐng)更多的市場份額。

　　關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;發(fā)展契機(jī);國產(chǎn)

　　中圖分類號(hào)：TP242.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-8772(2014)38-0000-00

　　自經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后，作為世界各發(fā)達(dá)與發(fā)展中國家加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高國家綜合競爭力的重要途徑，制造業(yè)開始了新一輪的升級(jí)——全面自動(dòng)化和智能化。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)作為現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備，得到了新的關(guān)注和發(fā)展。美國、歐盟、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對(duì)此極為重視，先后都實(shí)施了自己的研究發(fā)展計(jì)劃。美國提出“再工業(yè)化”，呼吁制造業(yè)回歸，重構(gòu)制造業(yè)格局，打造智能化水平更高的新型制造模式，并提出了“美國機(jī)器人發(fā)展路線圖”;歐盟提出“新工業(yè)革命”，將機(jī)器人作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一;日本在探討經(jīng)濟(jì)增長戰(zhàn)略時(shí)，提出“要重振戰(zhàn)略制造業(yè)”，加強(qiáng)高端制造業(yè)的研究。總之，發(fā)達(dá)國家都將發(fā)展以機(jī)器人為核心的智能裝備作為重振制造業(yè)的重要手段。國內(nèi)也迎來了工業(yè)機(jī)器人研究和應(yīng)用的熱潮，符合我國制造業(yè)升級(jí)、降低勞動(dòng)力成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的趨勢需求。

　　一、國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展契機(jī)

　　根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)發(fā)布的報(bào)告數(shù)據(jù)[1-2]：2005-2012年期間，工業(yè)機(jī)器人在中國市場的年銷售量保持年均25%的高速增長，是全球增長最快的市場，其中汽車行業(yè)的工業(yè)機(jī)器人銷售量更是達(dá)到世界之首。2013年，中國工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)25 000臺(tái)。預(yù)計(jì)2014-2016年，中國工業(yè)機(jī)器人銷量年均增長率將達(dá)15%，至2016年年銷量將達(dá)38 000臺(tái)。

　　工業(yè)機(jī)器人密度是指在制造業(yè)中每1萬名雇員所擁有的工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量。世界平均水平為58，在日、韓、德等制造業(yè)成都較高的發(fā)達(dá)國家，工業(yè)機(jī)器人密度達(dá)到330、390、270，而中國的工業(yè)機(jī)器人密度約為20左右，可見中國市場的潛力仍是相當(dāng)巨大的。

　　我國工業(yè)機(jī)器人單體仍以進(jìn)口為主，尤其在高性能需求領(lǐng)域。以2012年數(shù)據(jù)為例，工業(yè)機(jī)器人份額分成為：FANUC 14%、安川14%、KUKA 13%、ABB 12%、OTC 7%、松下6%、川崎4%、那智4%、現(xiàn)代4%、本土企業(yè)4%、其他18%。本土企業(yè)所占比重很小，但近幾年發(fā)展迅猛，有很大的上升空間。

　　面對(duì)勞動(dòng)力成本提高的壓力和產(chǎn)業(yè)升級(jí)迫切需求，中國正在成為工業(yè)機(jī)器人需求量全球第二大國家，僅次于素有“機(jī)器人王國”之稱的日本。未來幾年，中國經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)保持高增長率增長，為提高生產(chǎn)效率和建立更環(huán)保的生產(chǎn)流程，我國也會(huì)持續(xù)加大對(duì)以工業(yè)機(jī)器人為核心的自動(dòng)化制造裝備的投資。更長期的來說，我國在未來將面臨人口老齡化問題，預(yù)計(jì)2050年中國人口結(jié)構(gòu)中60歲以上人口的比例將超過30%，用機(jī)器人代替人工勞動(dòng)力實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化是不可避免的。

　　總之，無論是從短期的企業(yè)的投入成本與產(chǎn)出效益對(duì)比，還是從中期的制造業(yè)升級(jí)需求，或者長期的人口老齡化壓力，都要求我國要大力發(fā)展以工業(yè)機(jī)器人為核心的自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)制造裝備。這為國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)的崛起和發(fā)展提供了不可多得的大好契機(jī)。

　　二、我國工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用特點(diǎn)

　　雖然目前中國已是全球最大的市場之一，但仍處于使用機(jī)器人的初始階段，具有以下特點(diǎn)：工業(yè)機(jī)器人密度低;主要依靠國外供應(yīng)商而不是本土制造商;尚未充分深入到各行業(yè)的應(yīng)用中，等等。

　　在我國，工業(yè)機(jī)器人市場主要受勞動(dòng)密集型和技術(shù)密集型行業(yè)帶動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人在各行業(yè)、不同操作應(yīng)用中所占比重如圖1所示。從圖可知，主要應(yīng)用行業(yè)為汽車、電子和金屬制品行業(yè)。焊接、搬運(yùn)、噴涂這三種類型工業(yè)機(jī)器人的總銷量占到整體銷量的83%。其中焊接、噴涂機(jī)器人主要應(yīng)用在汽車工業(yè)領(lǐng)域，搬運(yùn)機(jī)器人在電子3C行業(yè)和食品加工等勞動(dòng)密集型行業(yè)廣泛使用。值得注意的是，電子行業(yè)增速最高，隨著電子行業(yè)自動(dòng)化程度的提高其對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求量也在迅速增長中。將來，隨著技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)需求的推動(dòng)，工業(yè)機(jī)器人會(huì)在精密工程、服務(wù)行業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等各行各業(yè)中得到更多的應(yīng)用。

　　圖1　我國工業(yè)機(jī)器人在不同行業(yè)、操作類型中的比重

　　就實(shí)際應(yīng)用而言，客戶首先要考慮的是一種裝備的效益如何。隨著勞動(dòng)力成本的逐步提高和工業(yè)機(jī)器人價(jià)格的降低，用自動(dòng)化的機(jī)器人生產(chǎn)線代替工人流水作業(yè)越來越具有效益性。

　　以碼垛搬運(yùn)操作為例。單臺(tái)機(jī)器人碼垛搬運(yùn)成套設(shè)備平均價(jià)格45萬，年能源消耗成本、維修及售后服務(wù)成本3萬;一位熟練的搬運(yùn)工月綜合成本4000元。導(dǎo)入機(jī)器人設(shè)備之前，1條包裝線需要1位搬運(yùn)工，搬運(yùn)人每天8小時(shí)工作時(shí)間，3班制工作。導(dǎo)入機(jī)器人設(shè)備后，1臺(tái)機(jī)器人處理2條包裝線的碼垛搬運(yùn)，機(jī)器人每天24小時(shí)。在不考慮每年勞動(dòng)力成本增加以及加班費(fèi)用的情況下，工業(yè)機(jī)器人成本為7萬元/年(按10年使用壽命折舊)，而人工成本為28.8萬元/年。也就是說，若在成本投入相同的情況下，工業(yè)機(jī)器人的效益是人工效益的411%。可見，使用工業(yè)機(jī)器人可以大大降低企業(yè)的制造成本，提高盈利空間，提升價(jià)格競爭優(yōu)勢。

　　除去成本與效益的考慮外，使用工業(yè)機(jī)器人還能帶來其他的優(yōu)勢：方便數(shù)字化生產(chǎn)/管理/檢測，有利于提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品良率、保證產(chǎn)品品質(zhì)、增強(qiáng)生產(chǎn)柔性、降低運(yùn)營成本;有利于改善員工工作質(zhì)量、緩解招工壓力等。

　　三、我國工業(yè)機(jī)器人企業(yè)特點(diǎn)

　　我國工業(yè)機(jī)器人在市場上由國外品牌壟斷的事實(shí)，從側(cè)面反應(yīng)了我國本土工業(yè)機(jī)器人技術(shù)尚未全面壯大、競爭力不夠強(qiáng)大的特點(diǎn)。與國外工業(yè)機(jī)器人制造商相比，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)的劣勢主要體現(xiàn)在：關(guān)鍵零部件技術(shù)缺乏、企業(yè)規(guī)模小。

　　工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈包括核心零部件生產(chǎn)、機(jī)器人本體制造、系統(tǒng)集成以及行業(yè)應(yīng)用四大環(huán)節(jié)。核心的零部件主要是精密減速機(jī)、交流伺服電機(jī)及控制器。

　　目前，全球機(jī)器人行業(yè)，75%的精密減速機(jī)被日本的Nabtesco和Harmonic Drive兩家壟斷(業(yè)界俗稱RV 減速機(jī)和諧波減速機(jī))，其中Nabtesco在工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有60%的市場占有率。國際主流機(jī)器人廠家均選用這兩家產(chǎn)品。

　　在機(jī)器人專用高精度交流伺服電機(jī)方面，國外品牌(主要為日、歐品牌)約占市場份額的80%。歐系品牌的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)部件過載能力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，具有總線接口，驅(qū)動(dòng)器開放性強(qiáng)，不過價(jià)格貴。相比之下，日系品牌工業(yè)機(jī)器人的伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器部件(主要源自安川、松下、三菱等公司)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和開放性均不及歐系產(chǎn)品，且大部分只具備模擬量和脈沖控制方式，但價(jià)格相對(duì)降低。在動(dòng)態(tài)性能滿足使用要求的情況下，較低的價(jià)格更能迎合國內(nèi)市場的需要。以2012年中國伺服電機(jī)市場份額為例，松下占14.6%、安川13.4%、三菱9.3%、臺(tái)達(dá)8.8%、西門子7.9%、路斯特5.5%、廣數(shù)控4.8%、其他35.8%。國內(nèi)高精度交流伺服電機(jī)自主品牌處于起步階段，在動(dòng)態(tài)性能、開放性和可靠性方面還有很大的提升空間。

　　控制器、軟件與本體一樣，一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)。控制系統(tǒng)決定了機(jī)器人性能的發(fā)揮，國內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)的項(xiàng)目應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較為缺乏;機(jī)器人本體制造決定了機(jī)械本體的可靠性、壽命及精度保持，國內(nèi)廠商在機(jī)械本體的熱處理技術(shù)方面還不過關(guān)。所有這些關(guān)鍵零部件和技術(shù)，直接影響著機(jī)器人的性能指標(biāo)，如無故障運(yùn)行時(shí)間、精度、速度等。缺乏自主研發(fā)的關(guān)鍵零部件，無法靈活地根據(jù)實(shí)際使用需求進(jìn)行控制軟件的設(shè)計(jì)并保證系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性，材料熱處理工藝不過關(guān)，等等都將導(dǎo)致機(jī)器人在高性能、高端應(yīng)用領(lǐng)域缺乏競爭力。同時(shí)，國內(nèi)企業(yè)在規(guī)模上較小，產(chǎn)值超過10億的企業(yè)很少。這使國內(nèi)企業(yè)在選購關(guān)鍵零部件時(shí)，遠(yuǎn)沒有國外大型工業(yè)機(jī)器人企業(yè)議價(jià)能力強(qiáng)，導(dǎo)致關(guān)鍵零部件成本比國外廠商高好幾倍，最終造成國產(chǎn)機(jī)器人成品的成本遠(yuǎn)高于國外同行。本土生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人，在成本構(gòu)成上，減速器占40%、伺服電機(jī)占30%、控制器占15%、本體制造與系統(tǒng)集成占到15%。也就是說，如果關(guān)鍵零部件全部采用進(jìn)口產(chǎn)品，其成本將占到一臺(tái)國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人成本的85%。這將嚴(yán)重削弱國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上的競爭能力。

　　規(guī)模不足還帶來了產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化問題，只有在企業(yè)規(guī)模、設(shè)備產(chǎn)量提高以后才能實(shí)現(xiàn)。沒有產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，配套產(chǎn)品、成套工藝的設(shè)計(jì)都會(huì)受到阻礙。目前，企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)對(duì)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套裝備的需求越來越大于對(duì)機(jī)器人單體的需求。國外汽車行業(yè)、電子和電器行業(yè)、物流與倉儲(chǔ)行業(yè)等已大量使用機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的高效。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化是完善機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線的基礎(chǔ)。

　　四、發(fā)展建議

　　在國內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)增長勢頭強(qiáng)勁，正處于快速發(fā)展期。雖然國內(nèi)機(jī)器人市場目前為國外品牌壟斷，但要把我國從制造業(yè)大國變?yōu)橹圃鞓I(yè)強(qiáng)國，發(fā)展并壯大本土工業(yè)機(jī)器人企業(yè)，是必經(jīng)之路。

　　從企業(yè)角度看，國外企業(yè)由于起步早，產(chǎn)業(yè)已形成規(guī)模化優(yōu)勢，在研發(fā)設(shè)計(jì)、核心零部件等領(lǐng)域已形成標(biāo)準(zhǔn)化流程，具有較強(qiáng)的領(lǐng)先優(yōu)勢。而國內(nèi)企業(yè)要在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破仍有一定難度，尤其是在資金支持不足的情況下。國內(nèi)企業(yè)在系統(tǒng)集成、售后維護(hù)保養(yǎng)等個(gè)性定制化領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢，尤其對(duì)中小型企業(yè)，國產(chǎn)機(jī)器人已經(jīng)能夠滿足大部分生產(chǎn)的要求，非標(biāo)定制使性價(jià)比更高。事實(shí)上，在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中，國內(nèi)企業(yè)目前有盈利空間的業(yè)務(wù)主要集中在系統(tǒng)集成、行業(yè)應(yīng)用兩大塊。這也正是國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)發(fā)展壯大的突破口。為此，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)以應(yīng)用為導(dǎo)向，與工業(yè)生產(chǎn)、制造企業(yè)緊密合作，了解企業(yè)所需，為其提供一體化解決方案。以市場指導(dǎo)研發(fā)，以應(yīng)用要求指導(dǎo)工藝改進(jìn)。瞄準(zhǔn)需求廣泛的行業(yè)，對(duì)尚未充分開發(fā)的實(shí)行重點(diǎn)突破。針對(duì)中國制造業(yè)用戶的非標(biāo)環(huán)境，形成個(gè)性化解決方案，提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，提升國內(nèi)機(jī)器人品牌影響力。做好技術(shù)支持和售后維修服務(wù)，提高產(chǎn)品易用性、維護(hù)性。

　　其次，應(yīng)當(dāng)盡量聯(lián)合上下游產(chǎn)業(yè)，結(jié)合優(yōu)勢資源，形成規(guī)模化集團(tuán)企業(yè)，壯大規(guī)模，以規(guī)模帶動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。使材料加工工藝、關(guān)鍵部件技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)集成方案制訂等形成標(biāo)準(zhǔn)流程或方案，最終降低產(chǎn)品成本，獲得市場占有量。再積蓄技術(shù)實(shí)力、再擴(kuò)大機(jī)器人產(chǎn)品系列，向汽車電子行業(yè)突破。

　　在獲得一定的市場占有率、穩(wěn)定生存后，就可以有足夠的人力、資金逐步實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件的研發(fā)。這是降低成本、提高競爭力的必經(jīng)之路。在成功的本土機(jī)器人企業(yè)中可以看到這些策略的影子。舉例來說，碼垛機(jī)器人在勞動(dòng)密集型企業(yè)中運(yùn)用廣泛，且其研發(fā)難度、性能指標(biāo)在各類工業(yè)機(jī)器人中屬于中等，適合作為進(jìn)軍工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的突破口。本地企業(yè)上海沃迪公司的碼垛搬運(yùn)機(jī)器人全國領(lǐng)先，就是一個(gè)機(jī)器人國產(chǎn)化的成功案例。現(xiàn)在沃迪機(jī)器人智能碼垛搬運(yùn)系統(tǒng)已經(jīng)成為國內(nèi)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者之一，機(jī)器人取得CE認(rèn)證、產(chǎn)品遠(yuǎn)銷歐洲及北美等發(fā)達(dá)國家，直接參與國際競爭。從碼垛搬運(yùn)領(lǐng)域入手，并非在尖端技術(shù)上與國外企業(yè)硬碰硬，而是尋求在市場上生存為先，整合來自高校科研力量的各方技術(shù)力量，針對(duì)企業(yè)需求，做精、做細(xì)碼垛機(jī)器人，獲得了迅速的發(fā)展。目前，沃迪公司已開始機(jī)器人核心部件的研發(fā)，并著手拓展小包裝貨物搬運(yùn)機(jī)器人的市場，其策略及發(fā)展路線可以說是本土工業(yè)機(jī)器人企業(yè)的樣本。

　　五、結(jié)語

　　中國正處于工業(yè)機(jī)器人需求高速增長的階段，以滿足制造業(yè)升級(jí)的需求，應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力成本提升帶來的壓力。本土機(jī)器人企業(yè)應(yīng)抓住契機(jī)，從系統(tǒng)集成和行業(yè)應(yīng)用做突破，尋求先生存后發(fā)展，然后在發(fā)展中實(shí)現(xiàn)市場占有和技術(shù)突破。