工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的應(yīng)用

陳輝

摘要：作為首屈一指的制造業(yè)大國(guó)，我國(guó)制造業(yè)不僅規(guī)模龐大，其門類齊全，是唯一擁有所有工業(yè)門類的國(guó)家。隨著《中國(guó)制造2025》的出臺(tái)，我國(guó)制造業(yè)走入了新的發(fā)展階段，面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要任務(wù)。對(duì)此，工業(yè)機(jī)器人有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。文章基于此，首先分析了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，繼而探討了工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的作用，包括變革生產(chǎn)模式、提高生產(chǎn)質(zhì)量、提高管理效率、緩解用工壓力，最后探討了工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的應(yīng)用對(duì)策。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;制造業(yè);轉(zhuǎn)型升級(jí)

0? 引言

制造業(yè)是國(guó)之根本，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。習(xí)近平總書記指出“中國(guó)必須搞實(shí)體經(jīng)濟(jì)，制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，自力更生是我們奮斗的基點(diǎn)。”歷經(jīng)四十余年的改革開放，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了巨大的成就，不僅躍升為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，更成為世界工廠，制造業(yè)規(guī)模位居世界首位。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2019年，我國(guó)制造業(yè)增加值同比增長(zhǎng)6%，制造業(yè)規(guī)模為美、日兩國(guó)之和，初步形成了門類齊全、獨(dú)立完整的制造體系。我國(guó)制造業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，一方面，當(dāng)今世界，逆全球化思潮泛濫，美、日、德等主要工業(yè)國(guó)均將制造業(yè)作為提振經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵，我國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力加劇，另一方面，我國(guó)制造業(yè)總體上處于大而不強(qiáng)的局面，高精尖技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有不小的差距。因此，實(shí)施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)就成為當(dāng)前的重要任務(wù)。

1? 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)機(jī)器人作為工業(yè)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志性產(chǎn)物，是一種技術(shù)高度集成的工業(yè)裝備，在現(xiàn)代生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生于上世紀(jì)50年代末，美國(guó)機(jī)器人學(xué)家約瑟夫·恩格爾伯格利用伺服系統(tǒng)的相關(guān)靈感，開發(fā)了“尤尼梅特”工業(yè)機(jī)器人，并于1961年投入使用。盡管第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的功能非常簡(jiǎn)單，僅是重復(fù)操作某些指令性的動(dòng)作，但卻開啟了工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用之路，展現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人廣闊的應(yīng)用前景。特別是2004年到2015年期間，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模平均增長(zhǎng)率在25%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。在現(xiàn)代科技發(fā)展的影響下，工業(yè)機(jī)器人呈現(xiàn)出新的發(fā)展特征，逐漸朝高性能、柔性化、智能化的方向邁進(jìn)。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《全球機(jī)器人2019（World Robotics2019）》，2018年，工業(yè)機(jī)器人全球銷售額165億元，其中中國(guó)占全球市場(chǎng)的36%。隨著國(guó)內(nèi)研發(fā)投入的不斷加大，工業(yè)機(jī)器人自主品牌占比也在提升，當(dāng)前，自主品牌工業(yè)機(jī)器人在本土市場(chǎng)的份額已經(jīng)提升到27.88%，并且呈進(jìn)一步增加的態(tài)勢(shì)。

2? 工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的作用

2.1 變革生產(chǎn)模式

生產(chǎn)模式的變革是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要內(nèi)容，而工業(yè)機(jī)器人則是生產(chǎn)模式變革的有效支撐。從德國(guó)、日本等工業(yè)強(qiáng)國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用使生產(chǎn)線得到了優(yōu)化，也為制造業(yè)帶來(lái)了更高的品質(zhì)和效率。優(yōu)化生產(chǎn)分工，合理配置資源是工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的重要作用。以協(xié)作機(jī)器人為例，在不同的工作場(chǎng)景中，協(xié)作機(jī)器人能夠和工人協(xié)同完成復(fù)雜的任務(wù)，比如，協(xié)作機(jī)器人負(fù)責(zé)重復(fù)操作，且工作量較大的任務(wù)，如取放大型器材等，工人則負(fù)責(zé)一些精密的裝配工作。新型的分工模式將工人從繁雜的工作束縛中解放了出來(lái)，為工人開展其他工作提供了條件。不少行業(yè)具有一定的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，盡管國(guó)家高度重視生產(chǎn)安全，我國(guó)制造業(yè)每年的安全事故仍然為數(shù)不少，特別是一些特種行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也大幅度降低了生產(chǎn)中的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵谝恍┌踩L(fēng)險(xiǎn)較高的環(huán)節(jié)中，工業(yè)機(jī)器人能夠替代人工，最大限度地保障了人工安全。

2.2 提高生產(chǎn)質(zhì)量

對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)而言，產(chǎn)品規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)性與產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性是衡量制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式雖然有操作規(guī)程，但工人在工作中容易受內(nèi)外部因素的影響，無(wú)法保證產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定性。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在克服此一問(wèn)題中發(fā)揮著突出的作用。以焊接機(jī)器人為例，作為應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)機(jī)器人之一，焊接機(jī)器人能夠自動(dòng)完成工件的傳送和焊接，在汽車工業(yè)等多個(gè)制造業(yè)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。焊接機(jī)器人具有很高的自動(dòng)化焊接水平，既提高了生產(chǎn)的效率，也保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。安裝速度傳感器能夠進(jìn)一步提高焊接機(jī)器人的工作效率。從工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，德國(guó)等老牌工業(yè)國(guó)家通過(guò)在工業(yè)機(jī)器人上安裝速度傳感器，并在系統(tǒng)中結(jié)合電弧傳感器技術(shù)，極大地提高了焊接機(jī)器人的工作性能。焊接機(jī)器人能夠自動(dòng)跟蹤焊縫，并進(jìn)行焊接處理。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人的智能化水平將持續(xù)提升，具備自我分析故障、應(yīng)急處理等功能。

2.3 提高管理效率

制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，既包括技術(shù)層面的創(chuàng)新、發(fā)展，也包括管理層面的優(yōu)化、完善。在傳統(tǒng)企業(yè)的管理中，制度管理居于中心地位。企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)活動(dòng)的流程，制定細(xì)致的規(guī)章制度，并安排專業(yè)的管理人員，負(fù)責(zé)制度的實(shí)施與監(jiān)督。制度管理以人為對(duì)象，難免會(huì)出現(xiàn)人為的偏差，既會(huì)影響管理效率，也不可避免地會(huì)提升管理成本。對(duì)此，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用有著重要的價(jià)值。工業(yè)機(jī)器人具有可重復(fù)性，企業(yè)只需設(shè)定正確的參數(shù)，便可讓工業(yè)機(jī)器人按照指令去完成，能夠有效降低生產(chǎn)中的人為操作風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)計(jì)劃的精確性，保障生產(chǎn)活動(dòng)的有序開展，從而提高管理效率。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，制造業(yè)企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)換代的速度也在加快，工業(yè)機(jī)器人在適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)修改程序來(lái)完成，機(jī)器人本體并不需要做太多的改動(dòng)，有效減少了企業(yè)在新產(chǎn)品生產(chǎn)中的調(diào)整時(shí)耗，降低了設(shè)備更新的整體成本。

2.4 緩解用工壓力

改革開放初期我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和巨大的人口紅利有著密切的關(guān)系，而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與人口老齡化的加劇，制造業(yè)的人口紅利逐漸消失，企業(yè)面臨著兩大問(wèn)題：一是用工荒日益嚴(yán)峻。不少企業(yè)存在招不到人的現(xiàn)象，特別是珠三角、長(zhǎng)三角等制造業(yè)高度密集的地區(qū)，每到春節(jié)后，招工難成為困擾企業(yè)的首要因素;二是人力成本不斷提升。從近年來(lái)制造業(yè)工人的平均薪酬來(lái)看，單個(gè)工人的用工成本在8-12萬(wàn)/年左右。制造業(yè)企業(yè)工人數(shù)量少則數(shù)十人，多則上百人、數(shù)百人，人力成本成為企業(yè)成本支出的大頭，部分企業(yè)人力成本在總制造費(fèi)用中的占比已經(jīng)突破50%，既給企業(yè)帶來(lái)了巨大的資金壓力，也不利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

對(duì)此，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用具有重要的作用。工業(yè)機(jī)器人具有強(qiáng)大的生產(chǎn)能力，能夠減少作業(yè)工人的數(shù)量，以長(zhǎng)三角某制造業(yè)企業(yè)為例，引入22臺(tái)工業(yè)機(jī)器人后，作業(yè)工人數(shù)量從原先的144人銳減為26人。不僅如此，工業(yè)機(jī)器人具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的成本在4-6萬(wàn)/年，僅有工人的1/2。

3? 工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的應(yīng)用對(duì)策

3.1 加大政策扶持力度

工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，國(guó)家層面高度重視工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，先后頒發(fā)了系列扶持政策。2015年，國(guó)務(wù)院出臺(tái)《中國(guó)制造2025》，將機(jī)器人發(fā)展作為九大戰(zhàn)略任務(wù)和部署的重點(diǎn)，為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展名曲了方向。2016年，工信部、發(fā)改委、財(cái)政部等多個(gè)部委聯(lián)合印發(fā)了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020 年）》，明確了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向。2017年科技部出臺(tái)《“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)2017年度項(xiàng)目專項(xiàng)申報(bào)指南》，工業(yè)機(jī)器人是申報(bào)的六個(gè)方向之一。各省市區(qū)，特別是制造業(yè)強(qiáng)省，也出臺(tái)了大量的政策性文件，如江蘇《江蘇省裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃綱要》將工業(yè)機(jī)器人作為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。為了強(qiáng)化工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的作用，要進(jìn)一步強(qiáng)化工業(yè)機(jī)器人的政策扶持力度，并細(xì)化政策內(nèi)容，提高政策的可操作性。

3.2 提高自主創(chuàng)新能力

工業(yè)機(jī)器人既是生產(chǎn)工具，也是反映國(guó)家制造業(yè)綜合實(shí)力的重要載體。作為制造業(yè)大國(guó)，我國(guó)面臨著制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的急迫任務(wù)，工業(yè)機(jī)器人的需求量非常大，這一點(diǎn)從我國(guó)每年裝機(jī)的工業(yè)機(jī)器人位居世界首位，超過(guò)歐美之和便可以看出。但總體上，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的自主化率并不高，自主品牌在市場(chǎng)中的占比尚不到1/3。因此，大力開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，提高自主創(chuàng)新能力就成為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展、應(yīng)用的重點(diǎn)。從企業(yè)層面而言，要加大工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的投入力度，逐步從中下游系統(tǒng)集成方面向上游領(lǐng)域轉(zhuǎn)變，突破工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的重點(diǎn)，形成技術(shù)優(yōu)勢(shì)與品牌優(yōu)勢(shì)。從高校層面而言，要加大校企合作的力度，推動(dòng)產(chǎn)教融合的深入開展，發(fā)揮高校智力資源在支撐工業(yè)機(jī)器人發(fā)展中的作用，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的穩(wěn)步發(fā)展。

3.3 擴(kuò)大生產(chǎn)應(yīng)用范圍

制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)是一項(xiàng)系統(tǒng)性任務(wù)，指制造業(yè)整體的轉(zhuǎn)型升級(jí)，而非制造業(yè)內(nèi)部某個(gè)門類的轉(zhuǎn)型升級(jí)。從工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用中處于不斷拓展的態(tài)勢(shì)。得益于研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步以及工作性能的提升，工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大，除了傳統(tǒng)的汽車制造、金屬制品、化學(xué)制品外，工業(yè)機(jī)器人逐漸向輕工業(yè)領(lǐng)域延伸，成為家具制造、玻璃制造等中的重要輔助工具。從工業(yè)機(jī)器人的類型來(lái)看，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人以上下料機(jī)器人為主，常見類型還有裝配機(jī)器人、焊接機(jī)器人等。總體而言，工業(yè)機(jī)器人還有巨大的應(yīng)用空間。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人多作為人工的輔助而存在，而隨著智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平的不斷提升，工業(yè)機(jī)器人將在制造業(yè)中發(fā)揮更加顯著的作用，成為推動(dòng)制造業(yè)變革的關(guān)鍵性力量。

4? 結(jié)語(yǔ)

作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要輔助工具，工業(yè)機(jī)器人不僅有很高的性能，更有著廣闊的應(yīng)用前景。從工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為主流，這將進(jìn)一步提高工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的作用。因此，必須從加大政策扶持力度、提高自主創(chuàng)新能力、擴(kuò)大生產(chǎn)應(yīng)用范圍等角度采取好措施。

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