国际工业机器人产业发展路径及对我国的启示

随着全球传统产业转型升级和新兴产业壮大发展，新的产业形态、科技推动和发展路径得到世界各国的高度重视。工业机器人产业是新兴科技和新兴产业的深度融合，有技术密集度高、人才密集度高、资本密集度高的特点，是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志之一，是国际科技发展的重要方向，也是我国未来产业工业经济发展的支柱产业之一。

 

本文将梳理国际工业机器人产业的发展现状和趋势，重点分析我国工业机器人产业的发展基础、机遇和障碍，并提出我国工业机器人产业发展路径优化的可行性建议。

 

　　一、国际工业机器人产业发展概况

 

　　(一)国际工业机器人产业发展现状

 

　　发展工业机器人产业是发展中国家和发达国家实现传统产业转型升级和重振制造业的战略途径之一，“机器人革命”作为“第三次工业革命”的切入点和增长点，影响全球制造业的发展格局。欧盟在“第七个框架计划”和“地平线2020”项目中重点投资机器人技术研发，并于2014年启动SPARC机器人研发计划。德国推行 “工业4.0”战略大力发展以“智能工厂”为重心的机器人产业，法国在“机器人发展计划”中将目标定为世界机器人领域前5强，英国推出首个官方机器人战略“RAS2020”大力发展机器人产业，美国《先进制造伙伴计划》中明确指出通过发展工业机器人产业提振本国制造业。可见，工业机器人产业在各国产业发展战略中占举足轻重的地位。

 

　　联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)数据显示，从20世纪下半叶起，全球工业机器人产业一直保持稳步增长的趋势，美国、日本、德国、韩国成为全球机器人市场的“四大家族”，引领“机器人革命”发展的趋势，形成了KUKA、ABB、安川、FANUC等一批在国际上有影响力的龙头机器人企业。IFR数据显示，工业机器人产业长期占据机器人应用领域80%左右的份额，是机器人中增速最大的市场，2010-2014年全球工业机器人平均每年销售增长17%(图1)。

 

　　(二)国际工业机器人产业发展模式

 

　　从发展历程来看，机器人经历了三代进化过程：第一代机器人是“示教再现型”简单个体机器人，目前在工业机器人领域应用仍然广泛;第二代机器人是具有感知功能的群体劳动机器人;第三代机器人是“人机协作”的智能机器人，是当前工业机器人产业发展方向。

 

　　国际机器人产业发展的模式各有差异。作为机器人“四大家族”的美国、日本、德国、韩国的工业机器人产业发展模式最具代表性;美国采用采购与成套设计相结合，企业需要的机器人通常由工程公司进口，再自行设计、制造配套的外围设备;日本以技术突出，形成全产业链进行设计-开发-生产过程;德国以培育龙头企业为核心，进行产业规模化生产;韩国“以市场换技术”政策，强化工业机器人的应用普及率，各国呈现不同的发展历程和发展特点(表1)。

 

　　(三)国际工业机器人产业发展趋势

 

　　应用领域多元化。全球工业机器人最主要应用领域是汽车及汽车零部件制造业，2010-2015年汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求复合年均增长率约为25%。当前工业机器人应用领域趋于多样化，已覆盖到工程机械、塑胶塑料、建筑工业、轨道交通等行业，未来应用前景乐观，在光伏产业、动力电池、国防军事、医疗卫生、生活服务等领域都有应用的环节和空间，工业机器人在提高工业生产效率和居民的生活质量方面发挥着关键的作用。

 

　　龙头企业规模化。世界工业机器人龙头企业ABB、FANUC、安川、KUKA掌握了机器人本体和核心零部件的生产技术。2014年ABB、FANUC、安川、KUKA收入分别为398亿、59亿、29亿和23亿美元，四大龙头企业业务收入约为55亿美元，占全球工业机器人市场约50%的份额，占中国市场超过70%的份额，生产规模较大，其中ABB机器人性能较好，FANUC全球销量最高，安川价格相对便宜，KUKA主要应用于汽车生产领域。

 

　　核心技术智能化。随着各国的智能制造、智能工厂、工业物联网、工业4.0框架的推进，工业机器人的软件编程和协作运作都趋于自动化和智能化，工业机器人产业的核心技术越来越智能化、系统化、精细化，主要体现在控制技术趋于开放化和精细化、组装结构趋于模块化和可重构化、伺服驱动技术趋于系统化和数字化、多传感器融合技术趋于实用化和多样化、工作环境设计趋于优化和作业的柔性化，以及整体控制系统趋于网络化和智能化。

 

　　二、我国工业机器人产业发展内部环境分析

 

　　(一)我国工业机器人产业发展基础

 

　　我国工业机器人产业先后经历了20世纪70年代的萌芽期、80年代的成长期、90年代的转型期，21世纪后进入到以第二代机器人为基础、以第三代机器人为方向的飞越期。工业机器人产业是我国传统产业转型升级的新亮点，是科技与产业融合发展的突破点，是我国高端装备制造业的支撑产业之一，具有良好的发展基础。

 

一是政策环境利好。机器人产业“十三五发展规划”和《中国制造2025》构成我国工业机器人产业发展蓝图，各地陆续出台相关扶持政策，营造了工业机器人产业发展的良好环境。二是市场需求增长。2013年中国市场占全球机器人市场的1/5，2014年上升到1/4，连续两年是全球最大的机器人消费国，是国际工业机器人主要目标市场，2020年我国工业机器人年销量将达到15万台，2025年将达26万台(IFR统计)，我国工业机器人需求呈稳定增长趋势。三是应用领域扩大。

 

2014年我国工业机器人市场共销售5.5万台，涉及诸多制造业领域，已广泛应用于国民经济25个行业大类、52个行业中类需求年增长超过25%。四是产业集聚初具规模。我国工业机器人产业在珠三角、长三角、中西部和环渤海地区纷纷部署建设产业园，重庆、天津、上海、武汉、广州、深圳等地区都将工业机器人产业作为当地重点发展项目，2014年我国国产机器人厂家已超过800家，工业机器人产业园已经激增至近40个(IFR)，到“十三五”末，我国机器人产业集群产值有望突破千亿元。

 

　　(二)我国工业机器人产业处于最佳发展时期

 

　　一是国际环境优化。智能制造兴起为我国工业机器人产业发展带来机遇，全球工业机器人产业蓬勃发展，德国工业4.0、日本机器人新战略、美国“先进制造伙伴计划”等国际战略背景，推动了国际工业机器人产业的科技创新，促使我国工业机器人市场持续增长，“一带一路”战略加强了我国与制造强国战略的对接和合作，构建工业机器人产业协同化发展格局。

 

　　二是政策导向明朗。政策利好为工业机器人产业发展营造良好发展环境，行业加强政策扶持，工信部和行业协会鼓励在材料、输变电设备、危险品制造等重点行业的机器人研发和应用;地方财政支持力度增大，目前上海、深圳、辽宁、湖北、黑龙江等省市已出台与机器人相关扶持政策，如东莞提出深化“机器换人”专项行动，深圳市2014-2020年财政每年5亿元扶持机器人、可穿戴设备和智能装备产业;进口市场优惠，我国采取宽松的税收政策，对工业机器人进口整机和成套设备实施免征税收政策，且没有特殊监管条件，鼓励国产机器人企业设计和开发，降低我国需求市场对国外整机产品的依赖程度。

 

　　三是产业升级需求。产业转型升级为我国工业机器人产业开拓发展空间，“中国制造2025”激发了工业机器人的市场活力，传统制造业生产日趋智能化，珠三角、长三角等传统制造业聚集地未来将出现智能工厂。随着人口红利逐渐消失，工业机器人的替代优势逐渐明显，传统的劳动密集产业向技术密集型产业转型升级空间越大，重点推进在电子电气、塑胶橡胶、食品饮料等应用领域的突破。

 

　　(三)我国工业机器人产业调整的结构空间较大

 

一是基于产业链视角，亟待从下游向中上游转变。工业机器人产业链主要分为上游核心零部件、中游设备制造商和机器人本体、下游系统集成商三个层面，我国工业机器人产业链上游的减速机等核心零部件制约了国内机器人成本，产业链中游的本体技术被国外龙头企业垄断，国内的机器人企业多为产业链下游的系统集成商，95%企业将利润聚集在下游环节上。

 

二是基于产业集群视角，有待增强集聚效应。我国依托珠三角、长三角和京津冀地区工业机器人发展的区域优势，工业机器人产业园呈现遍地开花的现象，但重点产业集群的规模不大，缺乏上下游产品配套设备，较难形成加工深度高、集约规模大、市场竞争力强的产业体系，尚未实现龙头产业规模化、产业园区集群化、配套产业系统化。

 

三是基于市场结构视角，供需结构有待优化。市场份额方面，2014年我国多关节型机器人市场90%以上的份额被外资占据，在相对低端的直角坐标和并联机器人国产占比分别为75%和67%。此外，2014年用于汽车整车制造的国产机器人达1172台，同比增长440%。在食品制造行业、塑料化工、电子产品国产占比分别为54%、60%、42%，应用分化严重，汽车制造业90%被外资占据，可见，我国工业机器人市场结构与国外存在较大差距。

 

　　(四)我国工业机器人产业的创新驱动力急待增强

 

　　机器人在我国制造业和全球制造业中密度仅为0.3%和0.62%，即我国制造业99.7%和全球制造业的99.38%依靠人力，我国工业机器人产业的创新驱动与国际制造强国存在一定差距，工业机器人产业面临发展瓶颈。

 

　　一方面，核心技术被垄断。我国工业机器人产业发展最大障碍是核心技术被国外品牌企业垄断，我国工业机器人以三轴、四轴为主，处于单价较低的工业机器人。由于我国零部件类、机器人本体、机器人集成技术难以突破，核心技术空心化，主要依靠进口，增加了产品成本，产业竞争力下降。国内市场75%被国外品牌垄断，其中ABB、FANUC、安川、KUKA分别占据了16.5%、15.8%、12.8%和10.5%的份额。另一方面，高端技术人才短缺。工业机器人产业是人才密集度高的产业，研发制造的关键是大批掌握先进系统控制、装备机械组合、核心部件研发、自动化系统工程集成等领域的高素质、高技能的专业人才，我国工业机器人产业面临人才壁垒，一是由于我国工业自动化行业起步时间较晚、发展时间较短，高端人才储备相对缺匮乏，二是对于各地自动化研究中心、控制系研究所和高等院校研发制造工业机器人的资金投入不足，人才培育较难满足工业机器人的“精、细、准”技术要求。

 

　　三、我国工业机器人产业发展路径的对策建议

 

　　(一)强化政策支撑，促进高端品牌建设

 

　　贯彻落实国家支持新兴产业及高端装备制造业发展的各项政策，制定并实施工业机器人专项规划，加强顶层设计，推动制定工业机器人国家标准研究，中央和地方政府对工业机器人进行战略布局，强化政策支撑。借鉴德国“工业4.0”经验，对标“中国制造2025”战略规划，通过政策手段和优惠措施，扩大工业机器人的应用领域，加大创新项目推广应用力度。重视国产品牌建设，引进先进技术，加大技术投入与改造，建立工业机器人零部件类科技创新的长效机制，充分发挥驱动作用，加强对沈阳新松、安徽埃夫特、广州数控等龙头企业扶持，形成规划国际运营模式，打造国际高端企业品牌。

 

　　(二)增强研发能力，抢占产业链中上游

 

　　先以“美国模式”巩固交钥匙工程，再学习“日本模式”抢占国际工业机器人产业技术制高点，形成全产业链发展，从产业链下游的集成商向中上游本体和核心技术转移，推进工业机器人的技术突破和产业发展。一是加强研发机构建设，加强自主知识产权的新技术成果产业化，建立工业机器人研发平台、企业孵化与创业等平台，健全科技创新体系。二是增强研发能力，依托雄厚的产业基础、人才资源优势，在工业机器人系统本体设计和关键零部件的核心技术上寻求重点突破，攻破伺服电机、减速器、控制器等附加值较高的核心技术，突破可靠、安全和稳定性指标。

 

　　(三)培育专业人才，探索技术研发模式

 

　　制定机器人安装实施的专业人才培育政策，建立集设计-研发-制造-应用于一体的产学研联盟组织，鼓励科研院和企业研发中心发挥自身的人才优势，加强“产学研”合作，培育机器人系统集成、软件开发、零部件研发等“机器人革命”的关键性人才，充分增加具有生产线设计、技术研发、经验丰富的高级人才储备，探索技术研发，提高专业人才的整体素质，提升产业核心竞争力。强化科技融合，依托互联网技术和大数据平台建设，强化传统机器人技术与大数据、云计算、互联网、物联网等先进技术的融合，推动“互联网+机器人”的应用模式，促进工业机器人产业创新发展。

 

　　(四)加大投入力度，组建产业技术联盟

 

　　设立工业机器人财政专项资助资金，一是加大对研发和生产工业机器人核心零部件企业的扶持，攻破机器人零部件关键技术，二是鼓励和资助应用企业的技术改造，扩大企业应用范围，改造和提升传统生产线和运营管理模式，三是加大配套投入，主要是机器人智能制造装备产业基地建设和配套基础设施建设。组建集政府、科研、生产、人才、应用等资源于一体的联盟，以企业为主体，以工业机器人产业与应用项目为载体，以产业链为纽带，以技术创新为核心，增强产业关联度，促进我国工业机器人产业长足发展和高端跃升。

 

　　作者：喻一帆 来源：对外经贸实务 2016年6期

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