機(jī)器人來襲

　　中國正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時(shí)刻，越來越多的企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中引入工業(yè)機(jī)器人，它將深遠(yuǎn)影響中國制造的方方面面。客觀認(rèn)識中國工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的現(xiàn)狀和趨勢，比較中外工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的發(fā)展異同，是剖析工業(yè)機(jī)器人對中國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的切入點(diǎn)。

　　2013年伊始，上海浦東。

　　隨著一只金黃色機(jī)械手臂的翻轉(zhuǎn)、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)過一道道流水線工序后，末端擺滿了成型的殼體。這是上海日立電器有限公司(下稱上海日立)鈑金工廠的殼體生產(chǎn)車間，20臺色彩奪目的機(jī)器人正在作業(yè)。

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

　　自2007年引進(jìn)機(jī)器人以來，上海日立，這個(gè)世界上最大的壓縮機(jī)生產(chǎn)商之一，已經(jīng)擁有機(jī)器人近百臺，這也是中國家電行業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的起始。而將機(jī)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豐田公司時(shí)，發(fā)現(xiàn)后者的鈑金工廠“員工120名，其中工人10名，機(jī)器人110名”。

　　一直以來全球的工業(yè)機(jī)器人在汽車行業(yè)使用最早也最多，多作業(yè)于焊接、沖壓和涂裝。但現(xiàn)在，機(jī)器人正在各行業(yè)內(nèi)“大舉進(jìn)攻”，從煙草、五糧液等貴重物品的搬運(yùn)，到制磚、食品飲料行業(yè)，甚至飼料行業(yè)。

　　國際機(jī)器人聯(lián)合會(IFR)最新數(shù)據(jù)顯示，2011年是工業(yè)機(jī)器人自1961年以來發(fā)展最成功的一年，同比增長38%，新增機(jī)器人達(dá)到16.6萬多臺，其中中國工業(yè)機(jī)器人的銷售量為2.2萬多臺，同比增長51%。

　　工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平?jīng)Q定了制造業(yè)生產(chǎn)的精度、準(zhǔn)度與效率，其應(yīng)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(biāo)志。然而細(xì)究制造業(yè)現(xiàn)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(jī)器人應(yīng)用規(guī)模的決定因素。

　　上海日立西區(qū)的殼體生產(chǎn)車間共有三條不同型號產(chǎn)品的殼體生產(chǎn)線：H1、H2、H3，其中H3殼體生產(chǎn)線有七臺機(jī)器人，這條生產(chǎn)線需完成卷板整形、等離子焊接、粗?jǐn)U、精車、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(shè)備，人均操作6臺。2007年前的作業(yè)場景則是11個(gè)工人操作17臺設(shè)備。

　　工業(yè)機(jī)器人是一種模擬人手臂、手腕和手功能的機(jī)電一體化裝置，可對物體運(yùn)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(jī)器人自重560公斤左右，其重復(fù)定位精度可達(dá)0.07毫米－0.15毫米，手臂負(fù)載高達(dá)70公斤，能如蜜蜂般作業(yè)不停。

　　上海日立目前每年產(chǎn)銷壓縮機(jī)1800萬臺。1993年引進(jìn)日本技術(shù)建成生產(chǎn)線后，生產(chǎn)節(jié)拍由20余秒提高到1998年的10余秒，現(xiàn)在經(jīng)自動(dòng)化改造后，已提升至7.5秒。也就是說，一條生產(chǎn)線，每7.5秒即可出一臺產(chǎn)品。機(jī)器人的生產(chǎn)效率顯而易見。

　　早在上世紀(jì)80年代，第一代工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國家汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用就達(dá)到一波高潮。

　　汽車工業(yè)中，焊接是汽車零部件與車身制造中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1995年之際，盡管人力成本很便宜，上海的汽車廠即開始逐步引進(jìn)機(jī)器人。當(dāng)時(shí)汽車零部件尤其是底盤制造，涉及安全性——車子在撞擊時(shí)，如焊縫質(zhì)量不好會發(fā)生事故，因此不能漏焊。東風(fēng)汽車有限公司商用車公司車身廠(下稱東風(fēng)車身廠)技術(shù)科焊接工藝主管肖同新表示，機(jī)器人弧焊較人工弧焊優(yōu)勢明顯，弧焊機(jī)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(jī)走絲的速度均比人工控制精確。

　　然而，考慮到國內(nèi)勞動(dòng)力成本低，上海日立在1993年引進(jìn)日本生產(chǎn)線時(shí)，沒有完全采用日本的自動(dòng)化流水線。從流水線建設(shè)方案中拆掉了一部分，如裝配流水線上的選配崗位，采用人工完成。但目前，在上海的多數(shù)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?cè)肼毜拇髮W(xué)生一般月薪2000多元，一線工人為計(jì)件工資，月收入可達(dá)6000元，這個(gè)數(shù)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(tuán))股份有限公司(600619.SH)引進(jìn)機(jī)器人34臺，減少工人崗位111個(gè)，投入資本2483萬元，平均每套設(shè)備投入73萬元。按照每個(gè)工人年收入7萬元計(jì)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，這也造成每年長假過后，一線人員總有部分員工流失，有時(shí)會干擾正常生產(chǎn)，操作員更替頻繁會影響產(chǎn)品質(zhì)量、增加設(shè)備損壞率以及安全隱患事故增多。

　　上海海立集團(tuán)副總經(jīng)理李黎告訴記者，來自農(nóng)村的年輕人也不愿意到生產(chǎn)線上進(jìn)行重負(fù)荷作業(yè)，有時(shí)人員調(diào)崗需做大量思想動(dòng)員工作，現(xiàn)在就沒有這個(gè)顧慮了。如今現(xiàn)場工人的工作主要側(cè)重設(shè)備維護(hù)與產(chǎn)品檢測，工作強(qiáng)度大為減輕。

　　機(jī)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(jī)器人本身的制造水平即能說明要義。

　　1959年，美國人制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。50年后，日系產(chǎn)品和歐系產(chǎn)品占據(jù)了國際工業(yè)機(jī)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(shù)家外企在中國工業(yè)機(jī)器人市場占了90%的份額。

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

　　賽迪智庫裝備工業(yè)研究所所長左世全于2012年10月發(fā)表的《我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略思考》一文指出，“這關(guān)鍵部件主要是伺服電機(jī)及減速器，而這兩部分就占到機(jī)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(jī)器人制造商大都系汽車制造等應(yīng)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。奇瑞汽車股份有限公司旗下的安徽埃夫特智能裝備有限公司(下稱埃夫特)正是采取進(jìn)口關(guān)鍵零部件進(jìn)行集成機(jī)器人整機(jī)的做法。

　　埃夫特機(jī)器人事業(yè)部總工程師游瑋告訴《財(cái)經(jīng)》記者，機(jī)器人中傳遞動(dòng)力的減速機(jī)，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(jī)公司。減速機(jī)中的永磁體所需稀土大多來自中國。

　　可見，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(xù)推進(jìn)。機(jī)器人的減速機(jī)和電機(jī)對軸承、齒輪精度要求非常高，而這些部件的加工精度與數(shù)控機(jī)床等設(shè)備的精度密切相關(guān)，在數(shù)控機(jī)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(jī)器人。由于ABB、發(fā)那科等企業(yè)很早即開始與帝人精機(jī)等合作，加上采購量每個(gè)月即可達(dá)上千套，這就決定了其采購價(jià)格遠(yuǎn)低于埃夫特這樣的中國本土企業(yè)。游瑋舉例說，假如一臺減速機(jī)市場價(jià)1萬元，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王衛(wèi)明在中國工業(yè)機(jī)器人高峰論壇上表示，工業(yè)機(jī)器人將作為重點(diǎn)支持領(lǐng)域，對于機(jī)器人領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、減速器三方面核心關(guān)鍵部件的開發(fā)，工信部正在與財(cái)政部協(xié)調(diào)考慮相關(guān)支持政策。

　　無論國產(chǎn)機(jī)器人水平如何，工業(yè)機(jī)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(nèi)生產(chǎn)100萬臺機(jī)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(jī)也并非價(jià)值不大。游瑋介紹，購買關(guān)鍵部件來組裝整機(jī)可降低成本，也可避免進(jìn)口機(jī)器人的維護(hù)和備件成本較高問題。一個(gè)更重要的考量是，機(jī)器人自動(dòng)化成為趨勢，如果把機(jī)器人作為一個(gè)行業(yè)來做，將來可以做大，成為新的增長點(diǎn)。

　　集成滲透

　　機(jī)器人僅是工具，生產(chǎn)線自動(dòng)化的實(shí)質(zhì)在于數(shù)字自動(dòng)化深入到生產(chǎn)線的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

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

　　“有時(shí)候一條線投資中機(jī)器人可能只占到10%，其余大部分是外圍設(shè)備成本。因?yàn)檫@些配套系統(tǒng)須針對具體企業(yè)的生產(chǎn)線進(jìn)行特定設(shè)計(jì)，報(bào)價(jià)就高。”游瑋說。

　　在國內(nèi)汽車廠家所用的點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)，一套價(jià)格在60萬－120萬元之間。這套系統(tǒng)組成除了機(jī)器人，還需要點(diǎn)焊控制系統(tǒng)、焊機(jī)、焊槍、夾具等。即需根據(jù)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(diào)整，還需適應(yīng)企業(yè)的特殊需求。比如飼料行業(yè)碼垛機(jī)器人，在國外多是兩個(gè)機(jī)器人分列兩旁操作同一個(gè)流水線，國內(nèi)一家飼料企業(yè)由于車間面積小，產(chǎn)量不高，對速度也沒有更高要求，但希望機(jī)器能節(jié)省空間，這就需要開發(fā)一個(gè)快而緊湊型的機(jī)器人。

　　因此，自動(dòng)化的關(guān)鍵點(diǎn)不在于機(jī)器人本身，而是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和生產(chǎn)過程控制的有機(jī)結(jié)合，按照ABB離散自動(dòng)化與運(yùn)動(dòng)控制業(yè)務(wù)部北亞區(qū)及中國負(fù)責(zé)人顧純元的說法，機(jī)器人僅僅速度快是不夠的，因?yàn)樯a(chǎn)效率最后看的是整體效率，而非局部。

　　由于機(jī)器人應(yīng)用行業(yè)五花八門，即便是ABB集團(tuán)這樣領(lǐng)先的機(jī)器人制造商自身也難以覆蓋所有行業(yè)的系統(tǒng)集成。機(jī)器人合作伙伴因而產(chǎn)生，又稱為機(jī)器人價(jià)值提供商。他們從ABB集團(tuán)采購機(jī)器人(即裸機(jī))，根據(jù)客戶的需要，比如搬磚，焊接等，然后基于裸機(jī)進(jìn)行所需的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造與調(diào)試，最終將符合具體生產(chǎn)線工藝要求的機(jī)器人交付給客戶。

　　流水線上的機(jī)器人需要具體行業(yè)、企業(yè)針對性地做系統(tǒng)配套。可見，“機(jī)器人供應(yīng)商的創(chuàng)新并非僅僅制造高精度、高可靠性的機(jī)器人，而是參照市場趨勢針對具體企業(yè)的生產(chǎn)線提供最優(yōu)的解決方案。”ABB(中國)有限公司副總裁、ABB機(jī)器人業(yè)務(wù)單元中國區(qū)負(fù)責(zé)人李剛稱。

　　挑戰(zhàn)與機(jī)遇

　　機(jī)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)車身廠的肖同新稱，上世紀(jì)90年代初引進(jìn)機(jī)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，“操作并沒有那么復(fù)雜，跟電視機(jī)似的”，他說。

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

　　上海日立已著手進(jìn)行裝配機(jī)器人系統(tǒng)的調(diào)試。這臺調(diào)試的機(jī)器人有四個(gè)手爪和一個(gè)風(fēng)動(dòng)螺絲槍，運(yùn)動(dòng)速度達(dá)2.5米每秒，精度達(dá)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，該公司將不再單一進(jìn)行搬運(yùn)的人工替代，而是要將生產(chǎn)線的自動(dòng)化更加精細(xì)。

　　新一代工業(yè)機(jī)器人將向智能化、模塊化和系統(tǒng)化方向發(fā)展，同時(shí)，視覺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(jī)器人更加智能精確。

　　汽車行業(yè)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展以柔性化更高為趨勢。汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線除了生產(chǎn)節(jié)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。也就是，同一條生產(chǎn)線可生產(chǎn)不同車型，而且是實(shí)時(shí)切換。

　　這是因?yàn)槠囍圃焐坛３Ｍ瑫r(shí)推出多個(gè)車型，但產(chǎn)品在市場上反映到底怎么樣誰都不知道，這就要求汽車生產(chǎn)企業(yè)不僅提高生產(chǎn)節(jié)拍，生產(chǎn)線還可隨時(shí)調(diào)整。目前汽車的機(jī)器人生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)，同樣的工作崗位同時(shí)生產(chǎn)六個(gè)車型。

　　然而，中國部分具備實(shí)力的汽車企業(yè)出于員工就業(yè)的顧慮，并未大規(guī)模拓展機(jī)器人作業(yè)線。東風(fēng)汽車公司始建于1969年，如今有員工13萬多人。其中東風(fēng)車身廠主產(chǎn)卡車的車身(駕駛室)，不少為老員工，平均年齡達(dá)47歲。這給企業(yè)改造生產(chǎn)線造成較大壓力，其盡可能多留一些勞動(dòng)強(qiáng)度不高的崗位給工人。

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

　　全球工業(yè)機(jī)器人在2011年底的存量在115萬到140萬臺之間。2011年，韓國工業(yè)機(jī)器人的密度居世界首位，為每萬名員工347臺，日本機(jī)器人密度也達(dá)到了339臺，中國則為10臺。

　　數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)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(jì)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(yù)言，技術(shù)進(jìn)步將使中國的制造業(yè)像過去20年里美國制造業(yè)那樣迅速衰落。

　　他在接受采訪時(shí)表示，就像互聯(lián)網(wǎng)和平板電腦一樣，人類無法預(yù)測五年后的機(jī)器人發(fā)展程度。在大規(guī)模使用機(jī)器人后，美國可以在本地生產(chǎn)類似價(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(yùn)往中國，制造和組裝完成后運(yùn)到美國。

　　美國已看到了機(jī)會。蘋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，這對中國制造業(yè)近期而言挑戰(zhàn)大于機(jī)遇。中國社科院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所副所長黃群慧表示，發(fā)達(dá)工業(yè)國家通過發(fā)展工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)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(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率。這將導(dǎo)致制造業(yè)重心再次向發(fā)達(dá)國家偏移。

　　不過，國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究部部長馮飛分析認(rèn)為，機(jī)器人使用是市場自然選擇的過程。從中國勞動(dòng)力供給看，制造業(yè)的普通工人還是短缺。當(dāng)機(jī)器人大規(guī)模使用后，可以解決高等教育人才就業(yè)問題以及普工的短缺問題。

　　國際上，能源成本不斷上漲，節(jié)能減排同樣要求提高生產(chǎn)效率。新的環(huán)保法規(guī)和能源效率是北美工業(yè)當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)，這將驅(qū)動(dòng)其加快工業(yè)機(jī)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(qū)動(dòng)力，在同樣的土地、廠房條件下，使用機(jī)器人作業(yè)將讓生產(chǎn)效率翻番。

　　國際機(jī)器人聯(lián)合會秘書長古德龍·利岑貝格爾(GudrunLitzenberger)告訴記者，中國很快將成為世界最大的機(jī)器人需求市場，但若要達(dá)到如德國或日本的機(jī)器人密度，未來數(shù)年還需100萬臺新裝機(jī)器人。（記者孫滔凌馨 本刊記者田鵬、實(shí)習(xí)生李虹雨對此文亦有貢獻(xiàn)）