轉自：《財經(jīng)》雜志

    中國正處于產(chǎn)業(yè)轉型升級的關(guān)鍵時(shí)刻，越來(lái)越多的企業(yè)在生產(chǎn)制造過(guò)程中引入工業(yè)機器人，它將深遠影響中國制造的方方面面?？陀^(guān)認識中國工業(yè)機器人應用的現狀和趨勢，比較中外工業(yè)機器人應用的發(fā)展異同，是剖析工業(yè)機器人對中國產(chǎn)業(yè)轉型

    2013年伊始，上海浦東

    隨著(zhù)一只金黃色機械手臂的翻轉、回旋，在600攝氏度高溫下，三四斤重的銀白色金屬卷板，在青煙中被迅速抓取，放置到下一個(gè)工位，干脆利落。經(jīng)過(guò)一道道流水線(xiàn)工序后，末端擺滿(mǎn)了成型的殼體。這是上海日立電器有限公司(下稱(chēng)上海日立)鈑金工廠(chǎng)的殼體生產(chǎn)車(chē)間，20臺色彩奪目的機器人正在作業(yè)。

    每臺機器人在固定位置，可操作兩臺或多臺設備。在等離子焊接工位，幾名工人散布其間，或調整機器人設備，或抽樣檢測產(chǎn)品。

    自2007年引進(jìn)機器人以來(lái)，上海日立，這個(gè)世界上最大的壓縮機生產(chǎn)商之一，已經(jīng)擁有機器人近百臺，這也是中國家電行業(yè)中大規模應用工業(yè)機器人的起始。而將機器人引進(jìn)制造業(yè)的念頭，源于此前上海日立管理層在參觀(guān)豐田公司時(shí)，發(fā)現后者的鈑金工廠(chǎng)“員工120名，其中工人10名，機器人110名”。

    一直以來(lái)全球的工業(yè)機器人在汽車(chē)行業(yè)使用最早也最多，多作業(yè)于焊接、沖壓和涂裝。但現在，機器人正在各行業(yè)內“大舉進(jìn)攻”，從煙草、五糧液(24.85,0.36,1.47%)等貴重物品的搬運，到制磚、食品飲料行業(yè)，甚至飼料行業(yè)。

    國際機器人聯(lián)合會(huì )(IFR)最新數據顯示，2011年是工業(yè)機器人自1961年以來(lái)發(fā)展最成功的一年，同比增長(cháng)38%，新增機器人達到16.6萬(wàn)多臺，其中中國工業(yè)機器人的銷(xiāo)售量為2.2萬(wàn)多臺，同比增長(cháng)51%。

    工業(yè)機器人的技術(shù)水平?jīng)Q定了制造業(yè)生產(chǎn)的精度、準度與效率，其應用的深度與廣度已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。然而細究制造業(yè)現狀，中國的制造業(yè)自動(dòng)化之路并非暢途。

    直降成本

    勞動(dòng)力成本顯然是工業(yè)機器人應用規模的決定因素。

    上海日立西區的殼體生產(chǎn)車(chē)間共有三條不同型號產(chǎn)品的殼體生產(chǎn)線(xiàn)：H1、H2、H3，其中H3殼體生產(chǎn)線(xiàn)有七臺機器人，這條生產(chǎn)線(xiàn)需完成卷板整形、等離子焊接、粗擴、精車(chē)、沖孔、拋光等十道工序。

    十道工序只配置4人。這4名工人需操作25臺設備，人均操作6臺。2007年前的作業(yè)場(chǎng)景則是11個(gè)工人操作17臺設備。

    工業(yè)機器人是一種模擬人手臂、手腕和手功能的機電一體化裝置，可對物體運動(dòng)的位置、速度、加速度進(jìn)行精確控制，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。上海日立的機器人自重560公斤左右，其重復定位精度可達0.07毫米－0.15毫米，手臂負載高達70公斤，能如蜜蜂般作業(yè)不停。

    上海日立目前每年產(chǎn)銷(xiāo)壓縮機1800萬(wàn)臺。1993年引進(jìn)日本技術(shù)建成生產(chǎn)線(xiàn)后，生產(chǎn)節拍由20余秒提高到1998年的10余秒，現在經(jīng)自動(dòng)化改造后，已提升至7.5秒。也就是說(shuō)，一條生產(chǎn)線(xiàn)，每7.5秒即可出一臺產(chǎn)品。機器人的生產(chǎn)效率顯而易見(jiàn)。

    早在上世紀80年代，第一代工業(yè)機器人在發(fā)達國家汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中的應用就達到一波高潮。

    汽車(chē)工業(yè)中，焊接是汽車(chē)零部件與車(chē)身制造中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節。1995年之際，盡管人力成本很便宜，上海的汽車(chē)廠(chǎng)即開(kāi)始逐步引進(jìn)機器人。當時(shí)汽車(chē)零部件尤其是底盤(pán)制造，涉及安全性——車(chē)子在撞擊時(shí)，如焊縫質(zhì)量不好會(huì )發(fā)生事故，因此不能漏焊。東風(fēng)汽車(chē)有限公司商用車(chē)公司車(chē)身廠(chǎng)(下稱(chēng)東風(fēng)車(chē)身廠(chǎng))技術(shù)科焊接工藝主管肖同新表示，機器人弧焊較人工弧焊優(yōu)勢明顯，弧焊機器人具有焊縫跟蹤功能，與零件搭接縫隙的距離、焊槍移動(dòng)和焊機走絲的速度均比人工控制精確。

    然而，考慮到國內勞動(dòng)力成本低，上海日立在1993年引進(jìn)日本生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)，沒(méi)有完全采用日本的自動(dòng)化流水線(xiàn)。從流水線(xiàn)建設方案中拆掉了一部分，如裝配流水線(xiàn)上的選配崗位，采用人工完成。但目前，在上海的多數勞動(dòng)密集型制造行業(yè)，勞動(dòng)力成本優(yōu)勢明顯下降：剛入職的大學(xué)生一般月薪2000多元，一線(xiàn)工人為計件工資，月收入可達6000元，這個(gè)數字在2007年之際僅3000元到4000元。

    在2011年底，上海日立的母公司上海海立(集團)股份有限公司引進(jìn)機器人34臺，減少工人崗位111個(gè)，投入資本2483萬(wàn)元，平均每套設備投入73萬(wàn)元。按照每個(gè)工人年收入7萬(wàn)元計算，三年即可收回成本。

    勞動(dòng)密集型制造企業(yè)需大量雇傭勞務(wù)工，這也造成每年長(cháng)假過(guò)后，一線(xiàn)人員總有部分員工流失，有時(shí)會(huì )干擾正常生產(chǎn)，操作員更替頻繁會(huì )影響產(chǎn)品質(zhì)量、增加設備損壞率以及安全隱患事故增多。

    上海海立集團副總經(jīng)理李黎告訴《財經(jīng)》記者，來(lái)自農村的年輕人也不愿意到生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行重負荷作業(yè)，有時(shí)人員調崗需做大量思想動(dòng)員工作，現在就沒(méi)有這個(gè)顧慮了。如今現場(chǎng)工人的工作主要側重設備維護與產(chǎn)品檢測，工作強度大為減輕。

    機器人制造差距

    要評價(jià)一個(gè)國家制造業(yè)水平，工業(yè)機器人本身的制造水平即能說(shuō)明要義。

    1959年，美國人制造出第一臺工業(yè)機器人。50年后，日系產(chǎn)品和歐系產(chǎn)品占據了國際工業(yè)機器人半壁江山。日系中主要有安川(YASKAWA)、發(fā)那科(FANUC)、不二越(NACHZ)等企業(yè)，歐系則以德國庫卡(KUKA)、瑞士ABB為代表。發(fā)那科和ABB等數家外企在中國工業(yè)機器人市場(chǎng)占了90%的份額。

    客戶(hù)大多看重工業(yè)機器人的可靠性，即運行中的故障發(fā)生率低，并容易維護。這就涉及機器人制造水平問(wèn)題。中國也有數家機器人制造企業(yè)，如沈陽(yáng)新松、廣州數控、安徽埃夫特等，但本土品牌機器人在精度、速度等方面不如進(jìn)口的同類(lèi)產(chǎn)品，其產(chǎn)業(yè)化程度也較小，且關(guān)鍵部件還依賴(lài)于進(jìn)口。

    賽迪智庫裝備工業(yè)研究所所長(cháng)左世全于2012年10月發(fā)表的《我國工業(yè)機器人發(fā)展戰略思考》一文指出，“這關(guān)鍵部件主要是伺服電機及減速器，而這兩部分就占到機器人成本的一半左右。”究其原因是，中國精密制造業(yè)的歷史欠賬太多。

    一般而言，大品牌的機器人制造商大都系汽車(chē)制造等應用起家，都有多年研發(fā)累積。尤其是核心零部件的制造，非短期能研制出。奇瑞汽車(chē)股份有限公司旗下的安徽埃夫特智能裝備有限公司(下稱(chēng)埃夫特)正是采取進(jìn)口關(guān)鍵零部件進(jìn)行集成機器人整機的做法。

    埃夫特機器人事業(yè)部總工程師游瑋告訴《財經(jīng)》記者，機器人中傳遞動(dòng)力的減速機，包括發(fā)那科、ABB、庫卡以及埃夫特均采購自日本的帝人精機公司。減速機中的永磁體所需稀土大多來(lái)自中國。

    可見(jiàn)，即便是該領(lǐng)域的巨頭，也是在一個(gè)技術(shù)共享平臺上才能持續推進(jìn)。機器人的減速機和電機對軸承、齒輪精度要求非常高，而這些部件的加工精度與數控機床等設備的精度密切相關(guān)，在數控機床領(lǐng)域，中國尚處于技術(shù)追趕階段。

    關(guān)鍵零部件的價(jià)格也制約了國產(chǎn)機器人。由于A(yíng)BB、發(fā)那科等企業(yè)很早即開(kāi)始與帝人精機等合作，加上采購量每個(gè)月即可達上千套，這就決定了其采購價(jià)格遠低于埃夫特這樣的中國本土企業(yè)。游瑋舉例說(shuō)，假如一臺減速機市場(chǎng)價(jià)1萬(wàn)元，發(fā)那科等公司以4500元即可購得。

    2012年11月7日，工信部裝備司副司長(cháng)王衛明在中國工業(yè)機器人高峰論壇上表示，工業(yè)機器人將作為重點(diǎn)支持領(lǐng)域，對于機器人領(lǐng)域的驅動(dòng)器、電機、減速器三方面核心關(guān)鍵部件的開(kāi)發(fā)，工信部正在與財政部協(xié)調考慮相關(guān)支持政策。

    無(wú)論國產(chǎn)機器人水平如何，工業(yè)機器人時(shí)代已近在眼前。在富士康總裁郭臺銘2011年宣布，三年內生產(chǎn)100萬(wàn)臺機器人以替代人工之際，這個(gè)趨勢尤為明顯。

    如此背景下，埃夫特制造整機也并非價(jià)值不大。游瑋介紹，購買(mǎi)關(guān)鍵部件來(lái)組裝整機可降低成本，也可避免進(jìn)口機器人的維護和備件成本較高問(wèn)題。一個(gè)更重要的考量是，機器人自動(dòng)化成為趨勢，如果把機器人作為一個(gè)行業(yè)來(lái)做，將來(lái)可以做大，成為新的增長(cháng)點(diǎn)。

    集成滲透

    機器人僅是工具，生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化的實(shí)質(zhì)在于數字自動(dòng)化深入到生產(chǎn)線(xiàn)的每一個(gè)細節。

    其實(shí)，機器人本身并不賺錢(qián)，原因是競爭很充分，其采購體系都很透明，減速機和電機均購自幾家固定供應商。其主要利潤增長(cháng)點(diǎn)是在外圍系統，如夾具、輸送設備和物流設備等。

    “有時(shí)候一條線(xiàn)投資中機器人可能只占到10%，其余大部分是外圍設備成本。因為這些配套系統須針對具體企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行特定設計，報價(jià)就高。”游瑋說(shuō)。

    在國內汽車(chē)廠(chǎng)家所用的點(diǎn)焊機器人系統，一套價(jià)格在60萬(wàn)－120萬(wàn)元之間。這套系統組成除了機器人，還需要點(diǎn)焊控制系統、焊機、焊槍、夾具等。即需根據自動(dòng)化程度對其尺寸、控制方式(原有人工控制改為自動(dòng)控制)等有所調整，還需適應企業(yè)的特殊需求。比如飼料行業(yè)碼垛機器人，在國外多是兩個(gè)機器人分列兩旁操作同一個(gè)流水線(xiàn)，國內一家飼料企業(yè)由于車(chē)間面積小，產(chǎn)量不高，對速度也沒(méi)有更高要求，但希望機器能節省空間，這就需要開(kāi)發(fā)一個(gè)快而緊湊型的機器人。

    因此，自動(dòng)化的關(guān)鍵點(diǎn)不在于機器人本身，而是機器人的運動(dòng)和生產(chǎn)過(guò)程控制的有機結合，按照ABB離散自動(dòng)化與運動(dòng)控制業(yè)務(wù)部北亞區及中國負責人顧純元的說(shuō)法，機器人僅僅速度快是不夠的，因為生產(chǎn)效率最后看的是整體效率，而非局部。

    由于機器人應用行業(yè)五花八門(mén)，即便是ABB集團這樣領(lǐng)先的機器人制造商自身也難以覆蓋所有行業(yè)的系統集成。機器人合作伙伴因而產(chǎn)生，又稱(chēng)為機器人價(jià)值提供商。他們從ABB集團采購機器人(即裸機)，根據客戶(hù)的需要，比如搬磚，焊接等，然后基于裸機進(jìn)行所需的系統設計、制造與調試，最終將符合具體生產(chǎn)線(xiàn)工藝要求的機器人交付給客戶(hù)。

    流水線(xiàn)上的機器人需要具體行業(yè)、企業(yè)針對性地做系統配套?？梢?jiàn)，“機器人供應商的創(chuàng )新并非僅僅制造高精度、高可靠性的機器人，而是參照市場(chǎng)趨勢針對具體企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)提供最優(yōu)的解決方案。”ABB(中國)有限公司副總裁、ABB機器人業(yè)務(wù)單元中國區負責人李剛稱(chēng)。

    挑戰與機遇

    機器人將像家電在生活中普及一般，滲入制造業(yè)的各個(gè)角落。

    東風(fēng)車(chē)身廠(chǎng)的肖同新稱(chēng)，上世紀90年代初引進(jìn)機器人之際，只能以美元采購，全部資料為英文，“神秘，高科技”，如今，“操作并沒(méi)有那么復雜，跟電視機似的”，他說(shuō)。

    此外，以前出現故障后需人工代替操作機器人，待廠(chǎng)家服務(wù)人員到現場(chǎng)才能排除故障，現在技術(shù)人員和操作工人已操作自如，出現故障能自己分析并及時(shí)排除。

    上海日立已著(zhù)手進(jìn)行裝配機器人系統的調試。這臺調試的機器人有四個(gè)手爪和一個(gè)風(fēng)動(dòng)螺絲槍?zhuān)\動(dòng)速度達2.5米每秒，精度達0.1毫米，可進(jìn)行組合變化進(jìn)行多功能抓取，其抓取工作有26道工序。這意味著(zhù)，該公司將不再單一進(jìn)行搬運的人工替代，而是要將生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化更加精細。

    新一代工業(yè)機器人將向智能化、模塊化和系統化方向發(fā)展，同時(shí)，視覺(jué)傳感器和力傳感器的采用，以及網(wǎng)絡(luò )通訊功能將使得機器人更加智能精確。

    汽車(chē)行業(yè)工業(yè)機器人的發(fā)展以柔性化更高為趨勢。汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)除了生產(chǎn)節拍從每小時(shí)生產(chǎn)15臺增至60臺，更重要的一點(diǎn)是其生產(chǎn)柔性化的改觀(guān)。也就是，同一條生產(chǎn)線(xiàn)可生產(chǎn)不同車(chē)型，而且是實(shí)時(shí)切換。

    這是因為汽車(chē)制造商常常同時(shí)推出多個(gè)車(chē)型，但產(chǎn)品在市場(chǎng)上反映到底怎么樣誰(shuí)都不知道，這就要求汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)不僅提高生產(chǎn)節拍，生產(chǎn)線(xiàn)還可隨時(shí)調整。目前汽車(chē)的機器人生產(chǎn)線(xiàn)可實(shí)現，同樣的工作崗位同時(shí)生產(chǎn)六個(gè)車(chē)型。

    然而，中國部分具備實(shí)力的汽車(chē)企業(yè)出于員工就業(yè)的顧慮，并未大規模拓展機器人作業(yè)線(xiàn)。東風(fēng)汽車(chē)公司始建于1969年，如今有員工13萬(wàn)多人。其中東風(fēng)車(chē)身廠(chǎng)主產(chǎn)卡車(chē)的車(chē)身(駕駛室)，不少為老員工，平均年齡達47歲。這給企業(yè)改造生產(chǎn)線(xiàn)造成較大壓力，其盡可能多留一些勞動(dòng)強度不高的崗位給工人。

    出于就業(yè)考慮而貽誤工業(yè)機器人發(fā)展先機，已有前車(chē)之鑒。作為工業(yè)機器人的發(fā)家地，美國在上世紀60年代至70年代并沒(méi)有把工業(yè)機器人列入重點(diǎn)發(fā)展項目。政府擔心發(fā)展機器人會(huì )造成更多人失業(yè)，因此不予投資。而日本則由于勞動(dòng)力顯著(zhù)不足，機器人大受歡迎，以至發(fā)展到今天，日本占據了工業(yè)機器人的霸主地位。

    全球工業(yè)機器人在2011年底的存量在115萬(wàn)到140萬(wàn)臺之間。2011年，韓國工業(yè)機器人的密度居世界首位，為每萬(wàn)名員工347臺，日本機器人密度也達到了339臺，中國則為10臺。

    數字化制造降低勞動(dòng)力成本影響，可能加速削弱中國在這方面的優(yōu)勢。有數據顯示，2010年，中國考慮勞動(dòng)生產(chǎn)率差異并修正后的勞動(dòng)力成本約為美國的30%，至2015年，這個(gè)數字將變?yōu)?5%。

    斯坦福大學(xué)亞瑟與托尼倫貝羅克公司治理研究中心研究員維維·克瓦德瓦(Vivek·Wadhwa)多次在《外交政策》和《經(jīng)濟學(xué)人》論述第三次工業(yè)革命對制造業(yè)的影響。他甚至預言，技術(shù)進(jìn)步將使中國的制造業(yè)像過(guò)去20年里美國制造業(yè)那樣迅速衰落。

    他在接受《財經(jīng)》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，就像互聯(lián)網(wǎng)和平板電腦一樣，人類(lèi)無(wú)法預測五年后的機器人發(fā)展程度。在大規模使用機器人后，美國可以在本地生產(chǎn)類(lèi)似價(jià)格的產(chǎn)品，若如此，中國的勞動(dòng)力優(yōu)勢將不再，也不再有必要將原料從世界各地運往中國，制造和組裝完成后運到美國。

    美國已看到了機會(huì )。蘋(píng)果公司和福特公司等多家美企決定部分生產(chǎn)回遷美國，中國制造業(yè)將受到多大程度的影響已引起廣泛討論，其中不少聲音稱(chēng)，這對中國制造業(yè)近期而言挑戰大于機遇。中國社科院工業(yè)經(jīng)濟研究所副所長(cháng)黃群慧表示，發(fā)達工業(yè)國家通過(guò)發(fā)展工業(yè)機器人、高端數控機床、柔性制造系統等現代裝備制造業(yè)控制新的產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，同時(shí)亦以此提高傳統產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率。這將導致制造業(yè)重心再次向發(fā)達國家偏移。

    不過(guò)，國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究部部長(cháng)馮飛分析認為，機器人使用是市場(chǎng)自然選擇的過(guò)程。從中國勞動(dòng)力供給看，制造業(yè)的普通工人還是短缺。當機器人大規模使用后，可以解決高等教育人才就業(yè)問(wèn)題以及普工的短缺問(wèn)題。

    國際上，能源成本不斷上漲，節能減排同樣要求提高生產(chǎn)效率。新的環(huán)保法規和能源效率是北美工業(yè)當前和未來(lái)的挑戰，這將驅動(dòng)其加快工業(yè)機器人的投入。

    在中國，勞動(dòng)力和土地成本年年提升，也是制造業(yè)提高效率的驅動(dòng)力，在同樣的土地、廠(chǎng)房條件下，使用機器人作業(yè)將讓生產(chǎn)效率翻番。

    國際機器人聯(lián)合會(huì )秘書(shū)長(cháng)古德龍·利岑貝格爾(Gudrun Litzenberger)告訴《財經(jīng)》記者，中國很快將成為世界最大的機器人需求市場(chǎng)，但若要達到如德國或日本的機器人密度，未來(lái)數年還需100萬(wàn)臺新裝機器人。