透視“機器人紅利”的新機遇

王飛躍

【關鍵詞】機器人 機器人紅利 人口紅利 制造業(yè)

【中圖分類號】F416.67 【文獻標識碼】A

我國的老齡人口比率已經(jīng)達到7%，預計在2030年達到18.2%。人口老齡化伴隨著人口紅利的喪失，也給中國經(jīng)濟進一步持續(xù)穩(wěn)定增長帶來了嚴峻的考驗。在我國人口紅利逐漸消失的現(xiàn)在，如何開創(chuàng)一個以機器人紅利為經(jīng)濟騰飛主驅動力的新時代，是當前國民經(jīng)濟布局十分迫切的重大課題。

目前，對于機器人紅利并沒有一個公認的完整定義。筆者認為，機器人紅利指的是在制造業(yè)（以及未來的農(nóng)業(yè)、服務業(yè)、智能產(chǎn)業(yè)）總體的機器人使用率、自動化和智能化程度達到較高水準時為國家經(jīng)濟增長帶來的有利局面。與傳統(tǒng)的自動化設備不同，機器人的自由度、集成度及靈活性更高，可以完成更加復雜的作業(yè)，也可以通過編程與更換末端執(zhí)行器完成不同領域的工作。傳統(tǒng)的觀點認為，機器人可以代替人去完成無需創(chuàng)造性、重復度高、易危害工人人身安全的工作，從而解放人類作為萬物之靈的真正生產(chǎn)力；而從專業(yè)的角度來講，并不能簡單地將機器人紅利理解為“機器人替代人”，因為機器人在當前以及未來很長一段時間都不能脫離人而獨自工作。從某種意義上說，機器人是人的延展，可以直接提高單一勞動人口的生產(chǎn)效率，在替代低級傳統(tǒng)崗位之后，可以衍生出更多前所未有的新型工作崗位，如機器人編程師、調(diào)試師、保養(yǎng)師等，與人工智能應用相結合，最終達到人機合作甚至人機合一，成為工業(yè)生產(chǎn)與社會服務中真正的“機器人”。

機器人代替人類工作的主要意義在以下幾個方面：首先，直接替代重復機械勞動，解放生產(chǎn)力；其次，避免工人人身安全受到傷害，改善工作環(huán)境；最后，提升生產(chǎn)規(guī)模、精密度和可靠性。盡管價格不菲，仍然有很多企業(yè)引進了全自動化機器人生產(chǎn)線，因為這確實能給他們帶來成本上的節(jié)約以及產(chǎn)量上的增長。在引入機器人生產(chǎn)線之后，生產(chǎn)活動中人的工作性質從直接生產(chǎn)轉為間接生產(chǎn)，工作內(nèi)容也轉為對機器人進行編程、監(jiān)控以及維護等。在這一過程中，最為顯著的變化在于用人的減少。例如，亞太股份生產(chǎn)裝配一個高檔ABS防抱死制動系統(tǒng)閥體，總共要經(jīng)歷13道工序，應用機械手之后，其中11道工序實現(xiàn)自動化，無須人工操作。這條高檔ABS防抱死制動系統(tǒng)生產(chǎn)線去年投入運行，工人數(shù)量從此前的每班7人降到每班2人。

在未來，經(jīng)濟增長依靠機器人紅利是一個必然趨勢。從長遠的角度來看，機器人的普及應用可以大幅增加單一勞動力的生產(chǎn)效率，改善工人工作環(huán)境，有利于國家對經(jīng)濟進行調(diào)控；而從當下的角度看，如何進行布局使機器人紅利時代能夠快速且平穩(wěn)地到來，也是當今一項非常緊迫的任務。當前國內(nèi)就業(yè)市場，人力成本增加以及“用工荒”問題同時存在。在社會層面，生育率逐年下降伴隨著人口老齡化時代的到來，20—40歲的青壯年所負擔的養(yǎng)老、育兒、教育、住房等壓力巨大，心理疾病、慢性病發(fā)病率逐年升高。國民經(jīng)濟方面，金融、互聯(lián)網(wǎng)及房地產(chǎn)領域過熱、泡沫化對制造業(yè)產(chǎn)生了嚴重的擠壓，導致其效益低迷和人才流失。這些都是危險的信號，并且在短時間內(nèi)難以看到逆轉的可能。所以，在人口紅利逐漸消失的同時，如果無法及時依靠機器人紅利帶來新的經(jīng)濟增長優(yōu)勢，在未來必將出現(xiàn)更加嚴重的社會問題。

所以，我們首先要有憂患意識，機器人紅利并非錦上添花，而是雪中送炭，是國家應對將來可能發(fā)生的經(jīng)濟、社會危機的必要手段。機器人紅利的時代不是到來與否的問題，是必須盡快讓它到來的問題。這個問題非常緊迫，對此進行的布局耽誤不得。

總體來說，人才、應用、市場都是產(chǎn)生機器人紅利的必要條件。我國擁有世界第一的制造業(yè)消費品市場和完善的工業(yè)體系，這些對于布局機器人紅利而言都是優(yōu)勢。然而，機器人本身和應用過程的設計、實施、操作、運用、維護等任務，是長期需要高端的專業(yè)人才的。可以說，機器人紅利的本質是人才紅利的延展。然而，我國人口總量減少，高端勞動力緊缺，中低端勞動力過剩是不爭的事實。這就引起一個矛盾：用機器人替代過剩的中低端勞動力，而所需的專業(yè)人才要從緊缺的高端勞動力當中補足，這顯然是不符合邏輯的。國內(nèi)機器人外企目前多已產(chǎn)能過剩，主因就是人才制約了機器人的市場發(fā)展。所以，人才的培養(yǎng)，尤其是面向應用的高端人才培養(yǎng)，應該是機器人紅利布局當中的重中之重。

一個很值得注意的問題是，目前國內(nèi)的企業(yè)，包括一些中到大型企業(yè)，已經(jīng)出現(xiàn)了盲目的“機器人換人”“智能化改造”等現(xiàn)象。這些企業(yè)對機器人在生產(chǎn)中扮演的角色與特征的認識缺乏系統(tǒng)性與深刻性，更多是攀比及“跟風”式的心理。盲目引進先進的機器人設備，打造自動化生產(chǎn)線，而忽視了匹配的軟件和人才，其結果就是不僅沒有提高生產(chǎn)效率和質量，反而給企業(yè)帶來嚴重的損失。

機器人相關人才的培養(yǎng)并不是一件容易的事情。正如一個完整的機器人系統(tǒng)涵蓋了機械部件、電力部件、驅動部件、傳感部件、軟件以及更高層次的算法和人工智能等組成部分，機器人學也是典型的多學科交叉融合學科。在此基礎上，機器人的應用是需要機器人專業(yè)知識、一般學科知識與特定領域知識的深度融合的，一個行業(yè)的機器人應用很難直接推廣到另一個行業(yè)。例如，之前富士康試圖把機器人汽車行業(yè)的經(jīng)驗移用到3C行業(yè)，從而導致其“百萬機器人”計劃受挫。因此，機器人相關人才培養(yǎng)，對于教與學人才的綜合素質要求都是比較高的。

機器人學應該是一門強調(diào)實踐的學科，目前的當務之急，是大量培養(yǎng)掌握機器人系統(tǒng)知識并能與專門領域要求相結合的應用工程人才，幫助用戶做實機器人的應用，取得實效，以此開拓機器人市場。從形態(tài)和應用上來看，機器人可分為工業(yè)機器人（機械臂）、協(xié)作機器人（機械臂）、AGV平臺機器人、足式機器人、醫(yī)療機器人、特種機器人等，應想方設法盡快、扎實地補足主流工業(yè)機械臂這一課。首先，作為發(fā)展時間最長的機器人種類，工業(yè)機械臂的各項技術都比較成熟，其基本操作、編程及調(diào)試技術可與其他種類機器人互通；其次，工業(yè)機械臂直接參與生產(chǎn)，是最能直接與機器人紅利掛鉤的機器人種類；最后，工業(yè)機械臂平臺較容易搭建和管理，很適合作為機器人教育平臺。

在世界范圍內(nèi)，美國和日本的機器人相關教育開展得是比較早的，而且不僅是高等和職業(yè)教育，在初、中等教育當中，也有以機器人為主題的技術課程、課外活動以及夏令營等。在我國，一些公立和私立教育機構也開展了機器人課程，然而由于課程體系不夠完善，機器人平臺及配套設施所需購置、維護費用很高，通常的教育機構難以負擔，再加上教材質量參差不齊、缺少專業(yè)人員指導等原因，使得其教學成果停留在淺嘗輒止的層面，難以達到預期效果。因此，根據(jù)我國當前實際情況來看，機器人教育還是應當先以高等和職業(yè)教育為主，在關鍵技術和系統(tǒng)集成上聚焦，通過實戰(zhàn)熟中生巧，從而增加專業(yè)人才儲備。從現(xiàn)實層面考慮，發(fā)展機器人教育還應節(jié)約成本，與其以政府機構為單位直接購置機器人建立平臺，不如建立發(fā)展基金或融資平臺，幫助小微公司去推動機器人的實際應用，開拓機器人市場的同時，使得機器人教育能夠結合實際應用，一舉兩得。此外，虛擬空間的開發(fā)在機器人教育方面也有很大的潛力，在虛擬環(huán)境構建的機器人運行空間中，增加基于現(xiàn)實物理層面的不定性、多樣性和復雜性，可以使用戶在虛擬空間操作機器人，在一定程度上替代機器人的實機教育，使得機器人教育更加安全、高效、成本低且易于推廣。

從整個機器人行業(yè)層面來看，我國目前最大的短板在于機器人核心零部件。政府過去對于機器人、人工智能、自動化領域的扶持政策已經(jīng)持續(xù)了將近40年，也取得了一定的成果。從學術和專利方面來看：中國發(fā)表全球機器人技術論文數(shù)量僅次于美國，中國受理機器人相關專利總量為162485件（截至2019年底），占全球已公開的機器人相關專利申請總量的44%。從市場化規(guī)模來看，2019年中國工業(yè)機器人市場規(guī)模為57.3億美元，增長率維持在5%以上，服務機器人市場規(guī)模達22億美元，比上一年增長33.1%。然而在機器人核心零部件，尤其是機器人減速器方面，核心競爭力仍然不能與國外先進水平相比。機器人核心零部件包括機器人減速器、伺服電機和控制器。一臺機器人整機，核心零部件的成本占70%，其中減速器36%，伺服電機22%，控制器12%。近年來，機器人核心零部件的國產(chǎn)化替代一直在進行當中，就技術壁壘而言，伺服電機和控制器較低，而減速器最高。

在機器人伺服電機方面，國產(chǎn)永磁同步電機的核心技術已獲突破，國內(nèi)外差距已明顯縮小。目前，國產(chǎn)品牌伺服電機在國內(nèi)市場占有率約為15%，領先廠商包括埃斯頓、英威騰、匯川、華中數(shù)控等。在控制器方面，國內(nèi)與國際先進水平在硬件上差距很小，主要差距在算法和兼容性方面，由于門檻較低，成熟的機器人整機廠商往往會自行研發(fā)控制器，以保證匹配性和穩(wěn)定性，國內(nèi)領先廠商包括固高科技、埃斯頓、廣州數(shù)控、迪巨智能等。在機器人減速器方面，在國外企業(yè)的壟斷下，國產(chǎn)化進程當中所遇到的困難很大。主流的機器人減速器有諧波減速器與RV減速器兩種。目前，國內(nèi)的機器人減速器市場由生產(chǎn)諧波減速器的哈默納科與生產(chǎn)RV減速器的納博特斯克兩家日本企業(yè)所壟斷，分別占據(jù)15%與60%的市場份額。相比之下，國產(chǎn)品牌的機器人減速器市場占有率不足10%，領先廠商包括蘇州綠的、中技克美、南通振康、中大力德等公司。總體來看，國產(chǎn)機器人減速器經(jīng)過數(shù)十年的仿制研發(fā)，已取得一定成果，在精度上已經(jīng)可以達到國際先進水平，然而在產(chǎn)品系列完整性、一致性、壽命等參數(shù)和性能上與國外產(chǎn)品相比仍有較大差距。

從技術上來說，機器人減速器的技術壁壘難以突破的問題無法在較短時間內(nèi)靠現(xiàn)有的仿制手段解決，其內(nèi)在原因是深刻的。新中國成立以來，我國工業(yè)現(xiàn)代化進展速度是世界上任何其他國家都難以望其項背的，但由于缺少必要的時間、經(jīng)驗積累和技術研發(fā)迭代過程，我國與發(fā)達工業(yè)國家相比在高端制造業(yè)領域仍然存在著很大的差距。機器人減速器作為純機械部件，其內(nèi)部零件對于材料和加工工藝的要求非常高，尤其是諧波減速器和RV減速器采用了與通常齒輪減速器截然不同的結構和傳動原理，這使得我們幾乎無法依賴以往經(jīng)驗，只能通過逆向工程對制作技術進行反推。因此，在減速器這一領域，我們陷入了“不得不與發(fā)達國家比拼材料和加工工藝”的困境，即便是已經(jīng)經(jīng)過數(shù)十年技術積累的國內(nèi)減速器企業(yè)，在面對國外企業(yè)的技術壁壘和壟斷時，也只能以壓低價格為主要競爭手段，夾縫中求生，發(fā)展非常艱難，對后續(xù)產(chǎn)品的研發(fā)和技術突破也造成了很大的影響。

在對機器人紅利進行布局的過程中，如果想要早日擺脫機器人核心部件被國外企業(yè)壟斷的局面，還是要堅定不移地走自主創(chuàng)新這條路。近年來，國際形勢不確定性增強，新冠肺炎疫情影響下的世界經(jīng)濟出現(xiàn)“逆全球化”跡象，尤其在高端制造領域，一直以來發(fā)達國家對我國更是嚴防死守，關鍵設備、尖端技術均不予轉讓，技術、科研交流也相對減少。之前美國企業(yè)對于華為、中興的制裁風波，暴露了我國在高端制造領域的薄弱環(huán)節(jié)，同時也給我們敲響了警鐘。如果類似事件在機器人領域再次發(fā)生，尤其是如果國外企業(yè)對我國實行機器人減速器的禁運，而我們無法找到與之相抗衡的產(chǎn)品或技術進行替代的話，無疑會讓我們對于機器人紅利的所有布局前功盡棄。面對如此挑戰(zhàn)，我們唯一能夠依靠的就是人民群眾的智慧和創(chuàng)造力，為此我們應該加強專業(yè)教育，重視人才，大力支持并保護自主創(chuàng)新。

當前我國經(jīng)濟增長的重點在于房地產(chǎn)、金融以及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，而機器人紅利時代的到來，毫無疑問會將我國經(jīng)濟增長的重點重新轉移到制造業(yè)尤其是高端制造領域。需要注意的是，機器人產(chǎn)業(yè)本身也屬于制造業(yè)，這就成了一個類似于“先有蛋還是先有雞”的問題。為此，對于制造業(yè)，尤其是高端制造領域進行持續(xù)有效的投入和政策支持，其指導方向應該是以機器人技術為核心，形成滾雪球式的技術迭代與產(chǎn)業(yè)升級。

正如前文所言，機器人產(chǎn)業(yè)，包括制造業(yè)振興的關鍵仍然在于人才的培養(yǎng)和運用?！吨圃鞓I(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》提出，到2020年制造業(yè)從業(yè)人員中受過高等教育的比例達到22%，高技能人才占技能勞動者的比例達到28%左右。為了適應產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟結構調(diào)整對技術技能人才越來越緊迫的需求，2019年政府采取了“高職擴招百萬”的措施，重點布局在優(yōu)質高職院校，區(qū)域經(jīng)濟建設急需、社會民生領域緊缺和就業(yè)率高的專業(yè)，把發(fā)展高等職業(yè)教育作為緩解當前就業(yè)壓力、解決高技能人才短缺的戰(zhàn)略之舉。然而，在實際操作中，無論是產(chǎn)業(yè)工人的升級意愿，還是大專院校畢業(yè)生的就職意愿都不甚強烈。這其中有多方面的原因，最主要的三個原因在于：一是文化知識的局限性使得大部分工人缺少接受高級技能教育的基礎；二是大專院校和本科院校的學生因社會觀念的原因對工人身份接受度不高；三是當前的制造業(yè)從業(yè)人員收入相對不高且工作繁重，南方一些電子行業(yè)工廠甚至一周七天無休，尤其相對于待遇較好、工作環(huán)境優(yōu)越的互聯(lián)網(wǎng)、地產(chǎn)及金融行業(yè)，是較難留住人才尤其是高水平人才的。

為此，首先應出臺政策，提高制造業(yè)從業(yè)人員的收入水平，改善工作環(huán)境，留住人才；其次，應采取措施防止電商、中間商對于制造業(yè)利益的過度掠奪，支持并鼓勵廠家自行開展“B2C”的商業(yè)模式，并與區(qū)塊鏈技術相結合，打造非壟斷式的、良好的制造業(yè)市場環(huán)境；最后，應倡導社會重視職業(yè)技術教育，尊重職業(yè)技術人員的社會地位，破除企事業(yè)單位以及社會對于大學本科教育的迷信，實事求是、不拘一格地培養(yǎng)、運用人才。

機器人紅利時代是必然要到來的，而率先進入機器人紅利時代對于我國今后的發(fā)展來說也勢在必行，然而，我們也需要注意到社會各界對于機器人紅利時代的一些擔憂。其中，最受人關注的，是在機器人取代一些崗位之后，勞動者失業(yè)所將帶來的社會和經(jīng)濟問題，這不僅意味著社會的不穩(wěn)定因素增加，還會削弱社會的總購買力，使得消費需求增長乏力，最終導致經(jīng)濟增長無法持續(xù)。關于這個問題，首先，我們要清楚地意識到它必然會發(fā)生，因為機器人紅利布局實施是社會層面的變革，而歷史上，所有社會層面的變革都伴隨著陣痛；其次，對于這些問題的提前解決和預防措施也需要劃歸到機器人紅利布局范圍之中，即將布局機器人紅利這一國家大計深化為宏觀層面多領域的深度調(diào)控；再次，要對開創(chuàng)機器人紅利時代這一歷史使命有絕對的信心和決心，團結社會各階層群眾，使無論是領域內(nèi)專家還是一般人民群眾都能理解并支持這一政策；最后，對于機器人紅利的布局，應當設立詳細、明確而充分的時間線和客觀、科學的政策措施，進行堅決執(zhí)行的同時，避免盲目冒進，以免給國民經(jīng)濟帶來不必要的損失。

（作者為中國科學院自動化研究所研究員、博導，中國科學院自動化研究所復雜系統(tǒng)管理與控制國家重點實驗室主任；中國科學院自動化研究所博士后李詩濛對本文亦有貢獻）

責編/韓拓 美編/宋揚

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