從管理視角分析機(jī)器人的使用及發(fā)展趨勢(shì)

北京機(jī)床研究所 陳循介

當(dāng)前，世界科技發(fā)展由“自動(dòng)化”提高到“智能化”，機(jī)器人也在重點(diǎn)研究發(fā)展“智能化機(jī)器人”，以進(jìn)一步代替人的勞動(dòng)。

世界機(jī)器人的產(chǎn)量

第二次世界大戰(zhàn)后，美國(guó)于1954年首先研制出第一臺(tái)程序控制的編程機(jī)器人（單軸控制），并申請(qǐng)了專利。1952年在利用計(jì)算機(jī)研制出世界首創(chuàng)數(shù)字控制（NC）機(jī)床的基礎(chǔ)上，采用了類似的數(shù)控（NC）系統(tǒng)和伺服電機(jī)，于1962年美國(guó)又創(chuàng)造出數(shù)控(NC)機(jī)器人（多軸控制）。當(dāng)今世界上生產(chǎn)的機(jī)器人，大多為數(shù)字控制。

機(jī)器人的生產(chǎn)、用途和種類，隨科技發(fā)展和市場(chǎng)需求在不斷增多。目前，主要有： （1）工業(yè)機(jī)器人——用于汽車、電子工業(yè)、金屬制品、橡膠等各種工業(yè)生產(chǎn)部門； （2）室外作業(yè)機(jī)器人——用于室外的建筑、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等； （3）特殊環(huán)境作業(yè)機(jī)器人——用于空間、宇航、深水作業(yè)、原子能發(fā)電等； （4）服務(wù)、醫(yī)療機(jī)器人——用于對(duì)個(gè)人、家庭、患者進(jìn)行服務(wù)、醫(yī)療手術(shù)等等。隨著社會(huì)老齡化的擴(kuò)大，服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人的種類、數(shù)量將迅速增多。

表1為1999～2012年間世界工業(yè)機(jī)器人每年的產(chǎn)量。目前，世界上生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的主要國(guó)家（地區(qū)）約16個(gè)。美洲有美國(guó)、加拿大、墨西哥、巴西4國(guó)；歐洲有德國(guó)、意大利、法國(guó)、英國(guó)、西班牙、捷克6國(guó)；亞洲有日本、中國(guó)、韓國(guó)、印度、泰國(guó)（外資企業(yè)）5國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)。比較有名的企業(yè)主要有：日本的發(fā)那科公司（FANUC）、安川公司；德國(guó)的KUKA公司、瑞典的 ABB 公司、意大利的COMAU公司等等。IFR預(yù)測(cè)2016年全世界的產(chǎn)量將達(dá)到191800臺(tái)。

2014～2016年間，全世界工業(yè)機(jī)器人的增長(zhǎng)率大概為6%。目前，世界上生產(chǎn)自動(dòng)化的進(jìn)化比較快的有韓國(guó)、日本、德國(guó)。 據(jù)IFR統(tǒng)計(jì)報(bào)道，2012年，每一萬(wàn)人生產(chǎn)從業(yè)人員中擁有工業(yè)機(jī)器人的臺(tái)數(shù)密度來(lái)看韓國(guó)、日本、德國(guó)最高。韓國(guó)為396臺(tái)，日本為332臺(tái)，德國(guó)為273臺(tái)，而中國(guó)較低，為11臺(tái)。

目前，世界上工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量最多的國(guó)家為日本。2007～2011年，日本工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量如表2所示。

據(jù)2013年4月成立的CRIA（中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）報(bào)道，由CRIA不完全統(tǒng)計(jì)，2012年中國(guó)自己生產(chǎn)的機(jī)器人共銷售3200臺(tái)，比上年增長(zhǎng)68%。中國(guó)目前在生產(chǎn)中使用的機(jī)器人，大部分是從日本、歐洲進(jìn)口的。據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）統(tǒng)計(jì)，2012年中國(guó)共進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人大約2萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)2%。未來(lái)，中國(guó)將是全球數(shù)量增長(zhǎng)最快的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。

世界機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀

據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）統(tǒng)計(jì)，2011～2016年，美國(guó)、加拿大、墨西哥、德國(guó)、日本、中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的每年開動(dòng)數(shù)量如表3所示。

表1 1999～2012年14年間世界工業(yè)機(jī)器人每年的產(chǎn)量 萬(wàn)臺(tái)

表2 2007～2011年日本工業(yè)機(jī)器人的年產(chǎn)量和出口量 臺(tái)

表3 2011～2016年美國(guó)、加拿大、墨西哥、德國(guó)、日本、中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的每年開動(dòng)數(shù)量 臺(tái)

據(jù)IFR統(tǒng)計(jì)，2011年，全世界用于各種不同工業(yè)部門的各類工業(yè)機(jī)器人的大致產(chǎn)量見如表4所示。

表4 2011年全世界用于不同工業(yè)部門的各類工業(yè)機(jī)器人的大致產(chǎn)量 臺(tái)

世界工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，以汽車工業(yè)、電子工業(yè)為最多，約占80%。

據(jù)IFR調(diào)查分析：世界工業(yè)機(jī)器人的使用壽命，平均約為12年。IFR預(yù)測(cè)，2016年世界工業(yè)機(jī)器人的開動(dòng)數(shù)量，可能會(huì)達(dá)到166萬(wàn)臺(tái)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，制造業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化將不斷加快，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求，也將不斷增多。

目前世界機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

各國(guó)具體情況不同，對(duì)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)也不一樣。目前，美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)機(jī)器人技術(shù)的水平和發(fā)展重點(diǎn)如表5所示。

機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：

（1）適應(yīng)市場(chǎng)不同用戶具體要求，滿足“質(zhì)量、性能、品種、價(jià)格、交貨期、服務(wù)”六大點(diǎn)。這是生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品發(fā)展，占領(lǐng)市場(chǎng)，得以壯大的最根本發(fā)展趨勢(shì)。

（2）高精度、高效率、多功能化。高機(jī)器人的定位精度、運(yùn)動(dòng)速度、高精、高效，高自動(dòng)化，關(guān)鍵部件特別如∶諧波減速器、伺服電機(jī)、控制系統(tǒng)等的性能先進(jìn)，從而提高機(jī)器人的總體主要性能，是目前世界機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)、搶奪市場(chǎng)的第3個(gè)主要趨勢(shì)。

（3）在自動(dòng)化基礎(chǔ)上，不斷提高智能化。目前，世界進(jìn)入高科技、智能化時(shí)代，各種視覺、觸覺、力矩、微型“傳感器”將成為先進(jìn)技術(shù)中的關(guān)鍵。機(jī)器人和數(shù)控（NC）機(jī)床以及各種裝備的自動(dòng)化、特別是“智能化”，已成為當(dāng)前高科技的主攻方向。今后，機(jī)器人的”智能化”將日益上升為更加重要的、突出的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

（4）網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、集成化。由于信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，全世界的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、集成化在不斷加速發(fā)展。在目前世界四大國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，機(jī)器人與各類NC機(jī)床組合成柔性加工單元（FMC）已經(jīng)成為一個(gè)重要的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

當(dāng)今世界上，日本的機(jī)器人技術(shù)水平最高、產(chǎn)量最多。分析其發(fā)展過程，其主要經(jīng)驗(yàn)是：有遠(yuǎn)見、起步早；組織健全，專家人才，熟練技術(shù)工人充足；互相合作、技術(shù)配套；科研深入系統(tǒng)、技術(shù)基礎(chǔ)扎實(shí)；攻克關(guān)鍵、占領(lǐng)市場(chǎng)；步步深入、堅(jiān)持有恒；對(duì)關(guān)鍵技術(shù)、牢牢掌握。從1964年美國(guó)向其介紹機(jī)器人技術(shù)開始，日本立即踏踏實(shí)實(shí)行動(dòng)。1972年10月由44個(gè)企業(yè)迅速組織成立“日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)”（JIRA，1994年改為JARA）充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神、攻克技術(shù)關(guān)鍵，占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)。協(xié)會(huì)平時(shí)重視對(duì)世界形勢(shì)、市場(chǎng)需求的深入調(diào)查研究、積累資料，有詳細(xì)準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；協(xié)會(huì)認(rèn)真組織協(xié)調(diào)、統(tǒng)計(jì)分析、交流技術(shù)。

表5 目前美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)機(jī)器人的技術(shù)水平和發(fā)展重點(diǎn)

中國(guó)由于嚴(yán)重缺乏充足的各種配套專家人才、熟練技術(shù)工人，在硬件、軟件各個(gè)方面，都存在不少關(guān)鍵技術(shù)問題。特別是諧波減速器、伺服電機(jī)、控制系統(tǒng)、自動(dòng)化、智能化、集成化等先進(jìn)技術(shù)。許多關(guān)鍵零部件、功能部件、控制系統(tǒng)，大量依賴高價(jià)進(jìn)口，因此，在各類機(jī)器人產(chǎn)品的成本、質(zhì)量、性能、配套等方面，都難以同國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。

機(jī)器人本身的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作、關(guān)節(jié)、控制，隨用途多變。智能化大小不同，機(jī)器人“特殊”、“復(fù)雜”程度則不同。機(jī)器人與NC機(jī)床的技術(shù)，既有共性、又有特性。目前，在中國(guó)關(guān)鍵技術(shù)不能掌握，缺乏深入的遠(yuǎn)近規(guī)劃、嚴(yán)密的組織、緊密的合作。盲目性、表面性、浮夸性較大，常?？吹绞袌?chǎng)需要，一哄而上;遇到技術(shù)資金困難，又一哄而下。如何踏踏實(shí)實(shí)真正從根本上培養(yǎng)成套的專家、人才、熟練技術(shù)工人，需要提高職業(yè)道德、產(chǎn)品質(zhì)量、科技水平，互相間緊密合作、加強(qiáng)深入細(xì)致的調(diào)查研究，有詳細(xì)的數(shù)據(jù)、資料，進(jìn)行對(duì)比分析。針對(duì)用戶、市場(chǎng)需求，處處堅(jiān)持“質(zhì)量第一”進(jìn)行批量生產(chǎn)。加強(qiáng)深入系統(tǒng)的“科研”，有明確的近遠(yuǎn)期奮斗目標(biāo)，堅(jiān)持有恒。只有切切實(shí)實(shí)做到這些，真正改變過去單干、松散、混亂做法，中國(guó)“機(jī)器人”在未來(lái)的發(fā)展，才有可能出現(xiàn)新的局面。