【中國(guó)智能制造網(wǎng) 學(xué)術(shù)論文】智能制造是從端到網(wǎng)的層層遞進(jìn)發(fā)展，可以細(xì)分著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品、推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化和深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用三個(gè)方向。智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的端，工業(yè)機(jī)器人則是智能制造的重要基礎(chǔ)。　　
　　智能制造是中國(guó)制造2025的核心，工業(yè)機(jī)器人是智能制造騰飛的重要基礎(chǔ)。制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)，是立國(guó)之本和強(qiáng)國(guó)之基。在產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局發(fā)生重大調(diào)整，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的背景下，我國(guó)頒布了制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略個(gè)十年綱領(lǐng)《中國(guó)制造2025》。智能制造是中國(guó)制造2025的核心，從《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)突破領(lǐng)域可以看到智能制造的核心地位。智能制造是從端到網(wǎng)的層層遞進(jìn)發(fā)展，可以細(xì)分著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品、推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化和深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用三個(gè)方向。智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的端，工業(yè)機(jī)器人則是智能制造的重要基礎(chǔ)。
　　
　　中國(guó)是具發(fā)展?jié)摿Φ墓I(yè)機(jī)器人國(guó)家，但競(jìng)爭(zhēng)也更激烈。工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)取得了較快的發(fā)展，日本和德國(guó)憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積淀在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域具備優(yōu)勢(shì)，四大家族占據(jù)了工業(yè)機(jī)器人約50%的市場(chǎng)份額。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的需求增速近5年一直處在較高水平，2014年一舉成為大工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)。我們認(rèn)為我國(guó)人力成本上升、工業(yè)機(jī)器人成本回收期的縮短、工業(yè)機(jī)器人密度的差距都將維持我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的景氣度，中國(guó)還是有發(fā)展?jié)摿Φ墓I(yè)機(jī)器人國(guó)家。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)能將成倍上升，但競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步加劇。
　　
　　工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中，上游核心零部件的受限于進(jìn)口嚴(yán)重限制了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，突破核心零部件生產(chǎn)的本土企業(yè)具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，在競(jìng)爭(zhēng)中具備優(yōu)勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈上中下游分別為零部件、本體和集成，我國(guó)企業(yè)大多集中在集成端，承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。這是由于核心零部件尤其是RV減速器的進(jìn)口抬高了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的成本，嚴(yán)重制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人零部件亟需國(guó)產(chǎn)化突破，并且是規(guī)模化量產(chǎn)的突破，否則沒有意義。國(guó)內(nèi)具有機(jī)器人零部件研制、本體制造和系統(tǒng)集成能力的機(jī)器人企業(yè)才具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，能在接下來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。但機(jī)器人下游應(yīng)用領(lǐng)域需求不景氣的風(fēng)險(xiǎn)，核心零部件不能得到量產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。
　　
　　談智能制造，離不開工業(yè)機(jī)器人
　　
　　1.中國(guó)制造2025，締造“制造強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略
　　
　　《中國(guó)制造2025》，是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。為推進(jìn)我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，國(guó)務(wù)院組織編制并于2015年5月8日正式發(fā)布了《中國(guó)制造2025》，對(duì)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越發(fā)展作了整體部署?！吨袊?guó)制造2025》提出通過(guò)“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)：步，到2025年邁入制造強(qiáng)國(guó)行列；第二步，到2035年我國(guó)制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)陣營(yíng)中等水平；第三步，到新中國(guó)成立一百年時(shí)，我制造業(yè)大國(guó)地位更加鞏固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列。
　　
　　2.智能制造是中國(guó)制造2025的靈魂
　　
　　2.1.“智能制造”愿景描述
　　
　　智能制造是指在生產(chǎn)過(guò)程中，將智能裝備通過(guò)通信技術(shù)有機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化；并通過(guò)各類感知技術(shù)收集生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)等通信手段，上傳至工業(yè)服務(wù)器，在工業(yè)軟件系統(tǒng)的管理下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并與企業(yè)資源管理軟件相結(jié)合，提供優(yōu)化的生產(chǎn)方案或者定制化生產(chǎn)，終實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
　　
　　智能制造不是空穴來(lái)風(fēng)，它與德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”方向趨同，是我國(guó)乃至世界制造業(yè)的發(fā)展方向。智能制造的提出遠(yuǎn)早于《中國(guó)制造2025》，早是以“改造和提升制造業(yè)”的形式提出。
　　
　　2.2.智能制造是中國(guó)制造2025的核心
　　
　　《中國(guó)制造2025》要推動(dòng)的是智能化升級(jí)。自動(dòng)化是我們所處的工業(yè)3.0版本，《中國(guó)制造2025》更強(qiáng)調(diào)的是推動(dòng)信息化升級(jí)，達(dá)到智能化。在智能制造中，“端”——智能裝備通過(guò)通信技術(shù)有機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，通過(guò)各類感知技術(shù)收集生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)“網(wǎng)”——工業(yè)以太網(wǎng)等通信手段，上傳至“云”——工業(yè)服務(wù)器，在工業(yè)軟件系統(tǒng)MES的管理下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并與企業(yè)資源管理軟件ERP相結(jié)合，優(yōu)化生產(chǎn)方案、實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)，形成“設(shè)計(jì)-開發(fā)-質(zhì)量管理-服務(wù)”的閉環(huán)。
　　
　　從《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)突破領(lǐng)域可以看到智能制造的核心地位。制造業(yè)覆蓋很廣，必須堅(jiān)持整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破?！吨袊?guó)制造2025》圍繞經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全重大需求，選擇10大優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)作為突破點(diǎn)，力爭(zhēng)到2025年達(dá)到地位或先進(jìn)水平。它們是：新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械。我們對(duì)著領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)/應(yīng)用示范工程，七大領(lǐng)域?qū)χ悄苤圃煊兄鞔_相關(guān)要求。
　　
　　3.智能制造，工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)舞
　　
　　3.1.智能制造是從端到網(wǎng)的智能連接
　　
　　根據(jù)我們對(duì)行業(yè)的實(shí)際訪談，得知：智能制造發(fā)展不是一蹴而就的，而是“自動(dòng)信息化”、“互聯(lián)化”到“智能化”層層遞進(jìn)、演變發(fā)展的。產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋智能裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)軟件及將上述環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的自動(dòng)化系統(tǒng)集成及生產(chǎn)線集成等。
　　
　　3.2.工業(yè)機(jī)器人是智能制造的重要基礎(chǔ)
　　
　　智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的實(shí)現(xiàn)端，工業(yè)機(jī)器人是智能裝備的重要基礎(chǔ)。智能制造實(shí)際是信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合發(fā)展，可以細(xì)分著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品、推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化和深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用三個(gè)方向。三個(gè)方向中，智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的實(shí)現(xiàn)端，智能裝備和產(chǎn)品中，為重要的體現(xiàn)則是工業(yè)機(jī)器人。機(jī)器人替代人工生產(chǎn)是未來(lái)制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的保障。圍繞汽車、機(jī)械、電子、危險(xiǎn)品制造、國(guó)防軍工、化工、輕工等應(yīng)用需求，工業(yè)機(jī)器人將為智能制造中智能裝備的普及代表。
　　
　　中國(guó)是具潛能的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展國(guó)家
　　
　　1.工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)獲得快速發(fā)展
　　
　　機(jī)器代人熱潮使工業(yè)機(jī)器產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人誕生于上世紀(jì)40年代的實(shí)驗(yàn)室里，20多年后才在日本開始產(chǎn)業(yè)化。21世紀(jì)以來(lái)，隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高，技術(shù)的不斷進(jìn)步，各國(guó)陸續(xù)進(jìn)行制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，出現(xiàn)了機(jī)器人替代人的熱潮，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化裝備備得到了快速發(fā)展。據(jù)機(jī)器人工業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，2014年工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到22.92萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)28.7%。2008年至2014年，工業(yè)機(jī)器人期間復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到30.7%，正處在快速發(fā)展期。工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、金屬和機(jī)械等領(lǐng)域，在機(jī)器人替代人工生產(chǎn)是未來(lái)制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的保障。
　　
　　日本、德國(guó)的工業(yè)機(jī)器人水平，四大家族為主要的工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商，這主要因?yàn)樗麄兙邆湎劝l(fā)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)沉淀。日本在工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件（減速機(jī)、伺服電機(jī)等）的研發(fā)方面具備較強(qiáng)的技術(shù)壁壘。德國(guó)工業(yè)機(jī)器人在原材料、本體零部件和系統(tǒng)集成方面有一定優(yōu)勢(shì)。從來(lái)看，日本和歐洲是工業(yè)機(jī)器人的主要產(chǎn)地，ABB、發(fā)那科（FANUC）、庫(kù)卡（KUKA）和安川電機(jī)（YASKAWA）這四家企業(yè)是工業(yè)機(jī)器人的四大家族，成為主要的工業(yè)機(jī)器人供貨商，2013年四大家族工業(yè)機(jī)器人收入合計(jì)約為50億美元，占據(jù)約50%的市場(chǎng)份額。
　　
　　2.工業(yè)機(jī)器人在中國(guó)還有很高發(fā)展?jié)撃?br />　　
　　2.1.我國(guó)已成為工業(yè)機(jī)器人大的消費(fèi)市場(chǎng)，景氣度仍在提升
　　
　　對(duì)比工業(yè)發(fā)達(dá)的日本、德國(guó)和美國(guó)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人需求增速的走向與他們大致相同，但增速一直較高。在2013年以前，日本一直是大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，但自2011年以來(lái)日本工業(yè)機(jī)器人的增速較為平緩。2013年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量一舉成為高，2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到57096臺(tái)，同比增長(zhǎng)56.7%，銷量的市場(chǎng)位置繼續(xù)保持。
　　
　　2.2.未來(lái)這種趨勢(shì)會(huì)保持嗎？
　　
　　從機(jī)器人保有密度上看，會(huì)。取每萬(wàn)人擁有的機(jī)器人數(shù)量為機(jī)器人保有密度指標(biāo)，我國(guó)2014年為36臺(tái)/萬(wàn)人，日本為314臺(tái)/萬(wàn)人，德國(guó)為292臺(tái)/萬(wàn)人，韓國(guó)為478臺(tái)/萬(wàn)人，中國(guó)臺(tái)灣為138臺(tái)/萬(wàn)人，平均為66臺(tái)/萬(wàn)人。我國(guó)的機(jī)器人保有密度不僅與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家有差距有十倍之多，與平均水平相比都有翻番空間，這種差距也間接的顯示了未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的需求空間。
　　
　　從機(jī)器人的成本回收期看，會(huì)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，我國(guó)制造業(yè)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員的年平均工資從2010年都30916萬(wàn)元增長(zhǎng)到2014年的51369萬(wàn)元，年均增速達(dá)到13%。根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的資料，工業(yè)機(jī)器人的成本逐年遞減4%。以165KG的六軸機(jī)器人為例，其回收周期將由2010年4.96年下降到2016年1.22年。隨著人力成本的上升、老齡化的加劇，我國(guó)數(shù)量龐大、低成本勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)在逐漸喪失，基礎(chǔ)性工作招人越來(lái)越難。工業(yè)機(jī)器人成本的下降，機(jī)器人的投資回收期還將進(jìn)一步縮短，將有助于機(jī)器人逐步實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力替
　　
　　機(jī)器人換人的節(jié)奏仍然沒有結(jié)束，隨著人工成本進(jìn)一步提升，機(jī)器人價(jià)格進(jìn)一步下滑，機(jī)器人在下游應(yīng)用的領(lǐng)域逐步拓寬，機(jī)器人需求仍然保持景氣向上。
　　
　　2.3.國(guó)產(chǎn)機(jī)器人迎來(lái)巨大替代空間
　　
　　工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)目前被日本四大家壟斷，國(guó)產(chǎn)化的替代空間還很大。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，受零部件供應(yīng)、相關(guān)技術(shù)和加工工藝等因素影響，中國(guó)市場(chǎng)上工業(yè)機(jī)器人基本被以ABB、庫(kù)卡、發(fā)那科和安川四大巨頭為主的國(guó)外機(jī)器人品牌占據(jù)著，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人品牌僅占約8%的市場(chǎng)份額。中國(guó)處于工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈下游，多數(shù)廠商承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)需求的迅速擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)企業(yè)的自主研發(fā)投入的不斷加大，研發(fā)能力不斷提升，未來(lái)幾年將拉近與廠商的差距，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人將填補(bǔ)巨大的替代空間。
　　
　　3.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析
　　
　　3.1.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈
　　
　　工業(yè)機(jī)器人具備在高危環(huán)境下生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)，它是通過(guò)編程或示教方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)具備擬人形態(tài)及功能的裝置，主要由本體、伺服電機(jī)、減速機(jī)、控制器、傳感器等核心零部件構(gòu)成，操作系統(tǒng)包括伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等。
　　
　　機(jī)器人自動(dòng)化行業(yè)按產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游和下游。上游生產(chǎn)核心零部件：包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制器；中游是本體生產(chǎn)商，包括工業(yè)機(jī)器人本體、服務(wù)機(jī)器人本體。下游是系統(tǒng)集成商，包括單項(xiàng)系統(tǒng)集成商、綜合系統(tǒng)集成商。
　　
　　工業(yè)機(jī)器人優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備的原因主要在于上游的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，分別對(duì)應(yīng)控制器、伺服電機(jī)和減速器等核心零部件。從成本上來(lái)看，核心零部件占工業(yè)機(jī)器人成本大頭，約72%左右。多軸工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中，機(jī)械本體約占22%；伺服系統(tǒng)約占24%；減速器系統(tǒng)約占36%；控制系統(tǒng)約占12%；其他外設(shè)約占6%。