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干货 | 中国机器人产业发展的战略布局

来源: 新松机器人 时间:2016-11-25

关键字: 人工智能 工业4.0

摘要:自从我国发布了《中国制造2025》战略规划,我国全面展开了在机器人产业领域的建设与布局。

 

曲道奎

中国科学院沈阳自动化研究所研究员、机器人技术国家工程

研究中心副主任、新松机器人自动化股份有限公司总裁


当下,新一轮工业革命的战斗已经打响。为了提升我国制造水平,在未来工业领域处于全球领先地位,2015年,我国发布了《中国制造2025》战略规划,将机器人产业的发展提升到战略层面。由此,我国全面展开了在机器人产业领域的建设与布局。
 


现在,机器人的应用越来越普遍,致使各国都将机器人作为一种国家战略来发展,那么机器人为什么会受到如此的重视呢?过去,人们将机器人看作是一种技术和产品,而现在机器人完全被看做是一种新的物种。那么,既然是一种新的物种,那就必须有一套完整的自然体系,并且随着机器人的逐渐发展,机器人也会有自己的伦理道德。对于人类而言,一方面,机器人具有巨大的支撑和推动作用;另一方面,机器人也是一把双刃剑,可能在未来具有潜在的威胁。所以,把机器人当做一种新的物种对人类的发展具有重要的意义。

本文将从三个方面来对我国机器人战略进行梳理。第一,机器人与国家战略;第二,中国机器人未来的五年发展规划;第三,中国机器人的重大战略布局。希望通过这三个方面的梳理,无论从国际上,还是中国自身在机器人产业的发展上能够给人们一个清晰的认识,使大家知道未来机器人产业发展的趋势和方向。


机器人与国家战略


首先,来看看各国在机器人与国家战略上有哪些动态。

美国近几年,一直在强调制造业的回归,那么它的核心支撑是什么呢?我认为有两个,一个是机器人,另一个是人工智能。从2012年开始,美国制造业回归就以数字化技术、机器人技术为支撑。到了2013年,美国又提出了一个机器人的发展路线图,要把互联网融入到机器人的生产过程中,这是美国在机器人领域的一个新的发展思路。直到2016年10月份,美国又提出了一个新的人工智能研究与发展的战略规划。所以,从机器人到物联网再到人工智能,美国制造业回归的路线图很清晰。

欧洲最典型的制造业发达国家是德国,于2011年在全球范围内率先提出了“工业4.0”概念。我们知道,工业4.0的核心思想其实就是以互联网、物联网、大数据等信息技术相互支撑,形成一种新的制造手段,德国以此来重新引领制造业发展。法国提出了新的机器人行动计划,包括鼓励企业应用机器人、开展国际合作、制定标准以及科研机构的建设。同时,英国也提出一个机器人自主系统的战略计划。
 


日本作为我国的邻居,也提出要进行机器人的革命,设立了三大目标:一是成为整个世界的机器人创新基地;二是成为世界最大的机器人应用国家;三是迈向世界机器人领先的新时代。众所周知,日本一直位于世界制造强国前列,它在机器人服务领域做了许多支撑性的工作。它有一个重要的行动计划,主要是设立机器人革命促进委员会,这个委员会旗下包括许多机器人的发展机构和机器人大赛举办机构,将从各个层面来促进机器人产业的发展。

所以,我们看到机器人的发展已经不是某一个国家的问题了,已然成为了一个国际问题。全球这么多国家都将机器人产业的发展作为一种国家战略,这说明机器人将是未来发展的一种趋势。既然是一种趋势,那么机器人产业就要实现快速的发展,而这个发展的过程一定是对整个工业的挑战。这是一场新工业革命,从成本、技术进步、用户个性化的定制,生产方式、生产工具等都要进行一次大的变革。可以说,机器人正在改变人类的生产的方式,包括国防、医疗等领域。

今天,新一代的机器人已经渗透到人类生活的各个领域。在这个大的背景下,我国提出《中国制造2025》战略规划,旨在把我国建设成为世界制造强国。同时,《中国制造2025》战略规划也是我国在新一轮科技革命和产业革命上的重大挑战。一方面,整个世界制造业的变革倒逼我们要创新制造模式。因此,我国提出了五大重点工程作为强基根本,包括建设工程、智能制造工程、工业强基工程、绿色制造工程和高端装备创新工程。在这五大工程的基础上,又细分了十大重点领域,其中,第二大领域就是机器人和高端数字机床产业,这说明我国把机器人相关领域放在一个非常关键的位置。另一方面,我国规划了一张清晰的有关未来机器人发展的路线图,包括关键技术、零部件、整个应用示范平台建设等。所以,《中国制造2025》战略规划既有宏观的目标,又有清晰的脉络,俨然成为我国制造业在未来制胜的“法宝”。


中国机器人未来的五年发展规划


当下,《中国制造2025》战略规划的思想已然是深入人心,全国上下万众一心,齐头并进。那么,我们是否做过这样的思考,中国制定《中国制造2025》战略规划的主要内容和目的是什么?机器人产业又处在什么位置?

2016年3~4月,我国发布了机器人产业未来五年的发展规划,该规划详细的制定了我国机器人产业在未来五年的目标和任务。
 


具体目标如下:

产业规模持续增长。自主品牌工业机器人年产量达到10万台,六轴及以上工业机器人年产量达到5万台以上。服务机器人年销售收入超过300亿元,在助老助残、医疗康复等领域实现小批量生产及应用。培育3家以上具有国际竞争力的龙头企业,打造5个以上机器人配套产业集群。

技术水平显著提升。工业机器人速度、载荷、精度、自重比等主要技术指标达到国外同类产品水平,平均无故障时间(MTBF)达到8万小时;医疗健康、家庭服务、反恐防暴、救灾救援、科学研究等领域的服务机器人技术水平接近国际水平。新一代机器人技术取得突破,智能机器人实现创新应用。

关键零部件取得重大突破。机器人用精密减速器、伺服电机及驱动器、控制器的性能、精度、可靠性达到国外同类产品水平,在六轴及以上工业机器人中实现批量应用,市场占有率达到50%以上。

集成应用取得显著成效。完成30个以上典型领域机器人综合应用解决方案,并形成相应的标准和规范,实现机器人在重点行业的规模化应用,机器人密度达到150以上。
 


主要任务:

(一)推进重大标志性产品率先突破

推进工业机器人向中高端迈进。面向《中国制造2025》十大重点领域及其他国民经济重点行业的需求,聚焦智能生产、智能物流,攻克工业机器人关键技术,提升可操作性和可维护性,重点发展弧焊机器人、真空(洁净)机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV等六种标志性工业机器人产品,引导我国工业机器人向中高端发展。

促进服务机器人向更广领域发展。围绕助老助残、家庭服务、医疗康复、救援救灾、能源安全、公共安全、重大科学研究等领域,培育智慧生活、现代服务、特殊作业等方面的需求,重点发展消防救援机器人、手术机器人、智能型公共服务机器人、智能护理机器人等四种标志性产品,推进专业服务机器人实现系列化,个人/家庭服务机器人实现商品化。

(二)大力发展机器人关键零部件

针对6自由度及以上工业机器人用关键零部件性能、可靠性差,使用寿命短等问题,从优化设计、材料优选、加工工艺、装配技术、专用制造装备、产业化能力等多方面入手,全面提升高精密减速器、高性能机器人专用伺服电机和驱动器、高速高性能控制器、传感器、末端执行器等五大关键零部件的质量稳定性和批量生产能力,突破技术壁垒,打破长期依赖进口的局面。

(三)强化产业创新能力

加强共性关键技术研究。针对智能制造和工业转型升级对工业机器人的需求和智慧生活、现代服务和特殊作业对服务机器人的需求,重点突破制约我国机器人发展的共性关键技术。积极跟踪机器人未来发展趋势,提早布局新一代机器人技术的研究。

建立健全机器人创新平台。充分利用和整合现有科技资源和研发力量,组建面向全行业的机器人创新中心,打造政产学研用紧密结合的协同创新载体。重点聚焦前沿技术、共性关键技术研究。

加强机器人标准体系建设。开展机器人标准体系的顶层设计,构建和完善机器人产业标准体系,加快研究制订产业急需的各项技术标准,支持机器人评价标准的研究和验证,积极参与国际标准的制修订。

建立机器人检测认证体系。建立并完善以国家机器人检测与评定中心为代表的机器人检验与认证机构,推动建立机器人第三方评价和认证体系,开展机器人整机及关键功能部件的检测与认证工作。

(四)着力推进应用示范

为满足国家战略和民生重大需求,加强质量品牌建设,积极开展机器人的应用示范。围绕制造业重点领域,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,重点针对需求量大、环境要求高、劳动强度大的工业领域以及救灾救援、医疗康复等服务领域,分步骤、分层次开展细分行业的推广应用,培育重点领域机器人应用系统集成商及综合解决方案服务商,充分利用外包服务、新型租赁等模式,拓展工业机器人和服务机器人的市场空间。

(五)积极培育龙头企业

引导企业围绕细分市场向差异化方向发展,开展产业链横向和纵向整合,支持互联网企业与传统机器人企业的紧密结合,通过联合重组、合资合作及跨界融合,加快培育管理水平先进、创新能力强、效率高、效益好、市场竞争力强的龙头企业,打造知名度高、综合竞争力强、产品附加值高的机器人国际知名品牌。大力推进研究院所、大专院校与机器人产业紧密结合,充分发挥龙头企业带动作用,以龙头企业为引领形成良好的产业生态环境,带动中小企业向“专、精、特、新”方向发展,形成全产业链协同发展的局面。


中国机器人的重大战略布局


现在,我国已经不像过去一样把在机器人领域的布局当做是一个研发规划来看待,而是当做一个我国制造业崛起的重要平台去发展。目前,我国在机器人领域的发展已经完全形成一个较为完善的机器人产业体系。技术创新能力和国际竞争能力明显增强,产品性能和质量达到国际同类水平,关键零部件取得重大突破,基本满足市场需求。
 


第一,我国机器人产业的区域布局。通过近几年的竞争和发展,我国形成了五大自然的机器人分布区域,包括东北、华北、华南以及西南地区,并且各自形成了一定的区域优势。

东北地区。东北有新松机器人自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化股份有限公司这两家标志性的上市公司。就新松而言,我们有机器人国家重点实验室、机器人技术与系统国家重点实验室、机器人创新中心、机器人国家工程中心、机器人检验检测中心等等。所以,东北的机器人研发平台、测试认证平台上具有雄厚的优势条件。

华北地区。京津冀是华北地区最具代表性的地区,也是机器人产业发展最快的地区。其中,天津在机器人应用领域优势最为突出。

华南地区(长三角和珠三角)。华南地区有两个特别著名的区域,分别是长三角和珠三角地区。其中,长三角地区的机器人产业发展最快。众所周知,长三角地区是我国的经济贸易中心,是外资企业落户中国的首选,例如ABB、KUKA等机器人厂商都集聚于此。而且,长三角具有很多著名的高等院校,高端人才资源丰富,从而保证了该地区机器人的快速发展。除此之外,该地区还有各种机器人的检验检测平台。所以,长三角地区应该是我国在机器人发展应用的一个高峰点。相比较长三角而言,珠三角在机器人领域的发展就要相对较晚,但是,近年来珠三角地区发展迅猛,特别是信息化、无人机、电子、服务机器人领域成为该地区的一个强项,有一种后来者居上的发展趋势。

西南地区。机器人在该地区的发展主要集中在成都和重庆。这里有著名的大学、企业,目前已经有崛起的势头,不可小视。
 


第二,我国在机器人创新领域的布局。目前,我国正在加速推进机器人创新中心的建设,作为五大工程之首,机器人创新中心是我国攻克中国制造2025难题的一个突破口。第一,创新中心的建设目标实际上是机器人的一个关键的共性技术,包括人才、平台、资源整合、推广服务等。作为一个公共的创新平台,一定要打通创新的过程,逐级而上。第二,创新的过程必须以市场需求、技术发展为导向,实现市场、技术的双层驱动。另外,还需要将产、学、研体系真正的融合贯通,打通整个创新路线。第三,创新需要整个机器人行业提供强有力的支撑。

第三,我国机器人领域的标准制定。现在,机器人正处在一个新旧转换的转折点上,传统的机器人走到了终点,新的机器人刚刚起步。传统的机器人标准基本已经被淘汰,而新的机器人标准还未制定。因此,机器人新标准的制定是我国在未来竞争中一个强有力的工具与措施。所以,我国成立了机器人标准化的总体组,其任务是抢先一步抓住机遇,在面向全球巨大的机器人市场和我国机器人产业的发展上,实行标准化先行。其目的是从标准的制定、产业的保护等几个方面来率先推动我国机器人产业的发展。

2016年10月下旬,机器人标准总体组组长会议顺利召开,会议主要讨论未来几年我国在机器人标准制定上该如何推进工作。会议发布了未来我国机器人标准化白皮书,并介绍了我国机器人标准化体系建设规划思路,包括传统机器人怎么向新一代机器人转换的标准、新一代机器人的标准等。因此,在机器人标准的制定上,我国一定要成为真正的先行者。

第四,我国机器人检验、检测和评定、机器人产品认证的建设。过去,我们研发机器人的样机不需要大平台的支撑就可以进行,而现在我们要发展机器人产业,就得拥有完善的机器人性能检测、检验和评定的体系。基于此,我国政府高度重视这一问题,并给予了重大的支持。

现在,我国正在加快机器人检验检测和评定中心的建设,目前已在上海设立了机器人检验检测和评定中心,另外在沈阳、广州都设立了分中心,以及机器人国评中心,重点完成机器人的检测、认证、技术支持、咨询培训等方面的全方位服务。检验检测方面包括工业机器人、服务机器人、特种机器人等整机的检测,还建立了机器人零部件的各种测试和检验平台。产品认证方面包括产品的检验检测认证、认证过程、标准制定、信息咨询等相关服务。
 


第五,我国机器人的基础研发布局。国家基金委、科技部、工信部等有关部门正在加快前沿创新的方式方法。国家基金委设立机器人的专项研究领域,包括在刚柔性机器人的运动特征与可控性、人机环境的多模态、感知与自然交互、机器人群体智能与操作系统的结构框架等基础性领域进行布局。科技部则是在机器人的前沿技术、关键共性技术、新的机器人平台等方面进行布局。另外,工信部更多是从制造工程的建设入手,推广机器人的示范应用,包括人机协调、自然交互、机器人自主学习等。除此之外,中国科学院成立了机器人与智能制造创新研究院,依托自动化所的基础优势,以全新的理念面向机器人、智能制造开展工作。

另外,中国科学院把下属的单位、研究机构充分的整合起来,设立了中国科学院智能制造与创新产业联盟,通过各单位的力量,共同研究机器人、人工智能、信息技术等关键性的支撑技术。

可以看到,我国在机器人产业的发展上从各个关键环节全面展开工作,在各个细分领域都筑起了坚实的壁垒。同时,也将这些堡垒连接在一起,编织成我国机器人产业发展的一张战略大网,为我国在未来国际机器人市场占据了战略优势地位。

本文通过对我国机器人产业的战略布局的阐述,使大家能够看到,我国在机器人、智能制造领所下的重大决心和投入的资源,以此来振奋大家对我国机器人产业发展的信心。希望大家一定坚定信念,跟随我国重大的战略布局,继续保持刻苦、认真的工作态度,为我国未来的机器人产业打下一片蓝天。

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