4.1 国家逐鹿机器人
为培育经济增长新动能,争夺科技竞争新赛场主导权,美、德、日、法、韩等国家都将机器人视为本国科技和产业发展的重点方向,纷纷制定了各自的机器人发展战略和行动计划,如图4-1所示。我国虽然在工业机器人领域起步较晚,但是在服务和特种机器人方面与世界主要强国差距较小。随着“中国制造2025”战略的出台,我国将重点发展机器人产业,力图在全球机器人市场中由追赶者逐渐转变为并跑者乃至领跑者。
1.先知先觉的美国
美国是最早从事自动控制及机器人技术研究的国家。1948年,美国数学家诺伯特•维纳发表了名为《控制论:或关于在动物和机器中控制和通信的科学》的著作,在实用机器人领域具有开创意义。1959年,美国人乔治•德沃尔和约瑟夫•恩格伯格合作研制成功了世界上的第一台工业机器人“尤尼梅特”。
起初,美国并没有重视发展机器人技术,特别是到了20世纪60年代中期,较高的失业率和通货膨胀让美国政府对机器人的推广更加谨慎。美国科研院所和相关机构,只是按照自己的需求或兴趣开展研发,资金主要来自民间资本和企业。然而此时,日本的工业机器人迅速崛起并占领市场,在70年代后期逐步超过了美国。美国这才如梦方醒,马上对机器人领域进行大规模投资,制定了一系列发展计划。但为时已晚。直到今天,美国几乎所有的焊接、喷涂和装配机器人都要从日本或欧洲进口;美国工业机器人厂商在世界市场上的份额仍不足一成。美国制造业的机器人使用率也普遍低于其他发达国家。
2011年6月,为了从金融危机中拯救风雨飘摇的国内经济,奥巴马政府宣布启动“先进制造伙伴关系”计划,投重资研发高端制造业相关技术。该计划中包含了一个名叫“美国国家机器人计划”的子计划,希冀在识别、感知等基础研究及软硬件平台等方面有所突破。2013年3月,美国又提出了“机器人技术路线图:从互联网到机器人”,围绕制造业攻克工业机器人的强适应性和可重构装配、仿人灵巧操作、非结构化环境感知、人机协作的安全性等关键技术。
但美国政府通常很难左右大型企业的行为,只能采用市场手段来拉动机器人产业的发展。好在机器人市场的发展潜力已引起了美国投行及高科技企业的注意。目前,美国对冲基金已悄然入股了日本机器人巨头企业发那科;谷歌于2013—2014年连续收购10家机器人相关企业;亚马逊也收购了仓储机器人、无人机企业。美国通过国内投行及互联网巨头整合全球机器人资源乃至制造业资源的发展路线已清晰可见。未来,美国将重点推动机器人技术在制造业、卫生保健、服务业、航空航天、国防等领域的应用。
2.专注制造的德国
说到软件与高科技公司,美国在世界上独领风骚。但是论制造业的话,德国的竞争力不落下风。可以说,“德国制造”就是世界制造领域的一个标杆。德国制造的产品有大约七成都出口到了世界各地。西门子、西马克、DMG、ABA等都是享誉全球的制造业巨头。在德国制造业发展过程中,机器人功不可没。
20世纪70年代中后期,当时的联邦德国政府推行了“改善劳动条件计划”,强制规定部分有危险、有毒、有害的工作岗位必须以机器人来代替人工,为机器人应用开启了初始市场。80年代,德国开始在汽车、电子等行业大量使用机器人。机器人不仅可以大幅度降低生产成本,还可以提高产品的制造精度和品质。强大的制造业带动了德国经济的发展,继而吸引了更多资金投入到制造业中。这样的良性循环进一步巩固了德国在世界经济版图上的地位。
进入21世纪,德国的传统制造业强国地位受到了挑战。这个挑战来自美国的投行与互联网巨头。为了对抗美国以互联网整合制造业资源的“工业互联网”战略,德国于2012年推出了“工业4.0”计划,其核心思想之一就是把分散的工厂、设备链接起来,通过信息化和智能化手段实现高品质、个性化的制造服务。这样的制造模式对制造装备提出了很高的要求,而机器人无疑是最符合条件的制造装备。
德国以传统制造业向智能制造演进的“工业4.0”,与美国以互联网整合制造业资源的“工业互联网”,两者在终极目标上是一致的,只不过实现路径却因国情而异。
3.创新驱动的日本
日本拥有像丰田、三菱、川崎重工、本田等世界知名企业,其机器人产量和安装数量曾经长期位于世界第一。日本的安川和发那科是全球四大工业机器人企业之一。在精密减速器和伺服电机等机器人关键部件领域,日本占据了全球市场九成以上的份额,纳博特斯克、哈默纳克、三菱和那智不二越等厂商主导了机器人零配件供应市场的话语权。可以说,正是对机器人技术的重视和推广,才成就了日本制造业。在这个过程中,创新一直是所有日本企业的生存之魂。
第二次世界大战后,日本也饱受劳动力不足之苦。1967年,川崎重工引进美国Unimation公司的工业机器人,并于1968年仿制成功。同时,日本政府也在产业政策上进行了大胆的变革和创新。一方面,在经济上积极扶持机器人技术研发,吸引更多的科研机构参与其中;另一方面,通过对中、小企业实施一系列经济优惠政策,如低息资金贷款、鼓励集资成立“机器人长期租赁公司”等推广机器人的普及与应用。资金紧张的小型企业主们每月只需支付低廉的租金,就可以租赁工业机器人进行生产制造,国家还会出资对企业人员进行相关的技术指导与培训,同时对采购机器人的企业给予40%的折扣优待和13%的价格补贴。经历了短短十几年的发展,日本在20世纪80年代成为名副其实的“机器人王国”,产量和装机台数在国际上稳居首位。在解决劳动力不足、提高生产率、改进产品质量和降低生产成本方面,机器人发挥着突出的作用,成为日本能够保持经济增长速度和产品竞争力不可或缺的力量。
近年来,面对欧美与中国在机器人技术方面的赶超以及互联网企业涉足传统机器人产业带来的剧变,日本政府逐渐意识到,如果不推出战略规划对机器人技术加以积极推动的话,其作为机器人大国的地位将受到严重威胁。2015年1月23日,日本政府公布了《机器人新战略》,提出三大核心发展目标,即:“世界机器人创新基地”“世界第一的机器人应用国家”“迈向世界领先的机器人新时代”,并将重点发展机器人在制造业、服务业、医疗护理、公共建设中的应用。到2020年,日本打算投资一千亿日元支持机器人项目。此外,该战略还提出机器人和人是一种互补关系的观点,也就是说机器人将成为人类生活、工作的一部分。
日本的《机器人新战略》是基于其国情制定的国家规划,目的在于拯救日本经济,缓解社会问题,保持技术领先地位。但效果如何,就要看时间给出的答案了。
4.奋起直追的法国
作为欧洲大国,法国的制造业比较发达,在钢铁、汽车、航空航天、核电等领域拥有较强实力。早在20世纪70年代,法国国家信息与自动化研究所(INRIA)与法国原子能委员会(CEA)合作研发出本国第一批工业机器人和第一台移动机器人。80年代,法国第一批服务型机器人企业诞生,诸如具备工业清洁、残疾人护理、核安装监控等功能的服务机器人进入市场,推动了各行各业的发展。以法国国家科学研究院(CNRS)、法国国家信息与自动化研究所、法国原子能委员会为代表的法国科研界掀起了研究机器人的热潮。
受国内经济形势及资金缺乏等方面的影响,法国的工业机器人在20世纪末逐渐走上了下坡路,大部分企业被外国公司收购,仅剩几家小型企业继续生存。21世纪初,为了扭转机器人发展的颓势,法国陆续启动实施了一些机器人研究项目。2001年,CNRS启动了“ROBEA计划”,投资机器人研发;2003年,法国实验室与日本AIST研究机构合作建立了“机器人研究联合实验室(JRL)”,共同致力于开发HRP2研究平台;2011年,法国启动“投资未来”项目,计划在未来几年内投资200万欧元,资助15个实验室从事机器人研究开发的相关工作。
目前,法国急需解决机器人产业中存在的一些问题。与很多国家一样,法国的科研成果转化也是个难题,由于缺乏大型企业的支持,很多高精尖的成果难以第一时间得到应用。同时,尽管政府非常重视机器人产业,但是对其研发和应用推广的支持力度还是不足,加之法国的私人投资又不够发达,机器人产业发展自然难以得到足够的资金保证。各种因素交织造成了当今法国的机器人产业空有一身技术,却无法转化成为优势。
法国政府在看清这一形势后,于2013年发布了《法国机器人发展计划》,力争“到2020年成为世界机器人领域前五强”。该计划涉及法国机器人的影响力、政府支持、加强研发和鼓励应用等九个方面。同时,法国前总统奥朗德提出了《新工业法国》战略,机器人作为34个优先发展领域之一也获得了足够的支持。
虽然目前深陷机器人发展的瓶颈期,但是法国的努力让我们看到,这支全球机器人市场的生力军在未来依然会奋进勃发。
5.雄心勃勃的韩国
韩国是全球制造业较为发达的国家之一,产业门类齐全、技术较为先进,尤其是造船、汽车、电子、化工、钢铁等产业在全球具有重要地位。但近年来,随着国际分工体系的变化,尤其是在不断崛起的中国制造业以及逐渐复苏的日本制造业的“夹击”下,韩国制造业增长乏力,面临着竞争力下滑的挑战,迫切需要新的发展战略。而德国“工业4.0”的推出,为韩国制造业转型升级提供了参考方向。
2014年6月,韩国正式推出了被誉为韩国版“工业4.0”的《制造业创新3.0战略》。
2015年3月,韩国又公布了经过进一步补充和完善后的《制造业创新3.0战略实施方案》,这标志着韩国版“工业4.0”战略正式确立。该方案提出了多项具体措施,大力发展无人机、智能汽车、机器人、智能可穿戴设备、智能医疗等13个新兴动力产业,计划在2020年之前打造10000个智能生产工厂,将国内20人以上工厂总量中的1/3都改造为智能工厂。这些都与当前德国等国家通过智能生产方式升级制造业的大趋势相吻合。韩国政府预期,到2024年其制造业出口额达到1万亿美元,竞争力进入全球前4名,超越日本,仅次于中国、美国和德国。
目前,韩国的工业机器人生产商已经占全球5%的市场份额,本土生产的焊接、搬运、密封、码垛、冲压、打磨、上下料等工业机器人大量应用于汽车、电子、通信产业等领域。有代表性的韩国机器人企业包括现代重工、罗普伺达、东部、斗星、阿尔帕等。
6.开拓进取的中国
2016年,我国汽车市场的产销量达到2819万辆和2438万辆,同比增长14.0%和15.3%。随着我国汽车保有量的日益增加,如今我们每天的出行几乎都要跟汽车打交道。
大家在开着私家车或者乘坐公交车时,有没有考虑过这么多的大家伙是如何生产出来的呢?目前,全世界几乎所有大型汽车厂商的生产线都采用了工业机器人,而工业机器人的最大应用市场也正是汽车制造行业。除了汽车行业,机器人在电子、橡胶塑料、金属、化工、冶金和食品等行业的使用率都在稳步提高。
2010年到2015年的五年间,我国工业机器人市场销量的年均复合增长率高达35.5%,2015年销量达6.85万台,同比增长20.2%,约占全球市场总销量的28%。我国连续三年成为全球第一大工业机器人市场。但遗憾的是,我国的工业机器人市场如此巨大,但基本是国外机器人厂商的天下。
与世界上的发达国家相比,我国的机器人研究起步相对较晚。但经过多年的努力,我国在机器人的某些领域已经达到了世界先进水平,例如我国自主研制的焊接机器人、搬运码垛机器人和装配机器人等已经实现批量生产,并安装到生产一线。
随着新一轮科技革命和产业变革的到来,我国经济转型发展的机遇期已经来临。
在制造领域,我们曾经一直处于追赶者的位置,而在此轮以智能制造为核心的产业变革中,我们应乘势而上,勇作并跑者、领跑者。相信在“中国制造2025”及其相关配套政策的支持下,我国机器人产业一定能又好又快地发展。
回顾各个国家机器人发展的概况与战略,不难发现,制造业作为国家经济的“稳定剂”,引起了各国政府的高度关注。传统制造业急需转型,以工业机器人为代表的技术变革正在给未来高端制造业的发展带来全新的方向。服务机器人和特种机器人市场前景广阔,将是未来全球机器人竞争的主战场。如果说,在工业机器人的角逐中,日本与德国已技压群雄的话,那么在服务机器人和特种机器人领域,国家间的角逐才刚刚开始。
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