市场“井喷”带来的机遇与挑战——我国工业机器人发展的思考与建议

刘进长 王 伟 区和坚

（1 科技部高技术研究发展中心，北京，100044； 2 北方科技信息研究所，北京，100089）

市场“井喷”带来的机遇与挑战
——我国工业机器人发展的思考与建议

刘进长1王 伟2区和坚1

（1 科技部高技术研究发展中心，北京，100044； 2 北方科技信息研究所，北京，100089）

世界上第一台工业机器人问世已经有50年，经过50年的发展，工业机器人已经逐渐成熟并渗透到制造业的各个领域。随着人们对产品可靠性、产品质量一致性和人身安全等方面要求的提高，很多极端（高温、高湿、高磁等）、有毒有害、枯燥单调的生产环境逐步由机器人代替手工操作，开始由机器人代替人类完成人干不了、人干不好、人不想干的工作。目前，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品加工、物流等诸多领域中，以工业机器人为核心的柔性自动化生产线己成为制造自动化的主流。

国际金融危机爆发后，美国奥巴马总统呼吁“要重新回归制造业”，希望通过发展人工智能技术、机器人技术和数字制造技术，重构制造业的竞争格局，重振美国的制造业。

欧盟委员会提出“新工业革命”概念，强调技术创新和结构改革，要大力推进新的生产方式包括机器人、数字技术等新兴产业。

我国已经是世界公认的制造业大国，但还不是制造强国。随着劳动力成本的不断提高，经济发展模式和制造模式必将进行调整，发展以工业机器人为核心的智能制造技术将成为必由之路。工业机器人技术不仅可以带动我国制造业的转型升级，同时也将形成巨大的新兴产业。

随着全球新一轮产业结构调整，工业机器人已经成为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，代表了一个国家制造业水平。我国工业机器人研究起步并不晚，国家从“七五”开始支持工业机器人，但由于种种原因，至今仍未形成自己的机器人产业，市场上销售的绝大多数还是国外的机器人。随着我国机器人市场的“井喷式”发展，国内很多企业也看好工业机器人市场，并开始介入这个领域。面对激烈的市场竞争，我们如何才能突破工业机器人关键技术，抓住时机，促成飞跃，让我们国产的工业机器人占领更多的市场份额？

一、井喷式发展的中国工业机器人市场

在国家经济快速增长的拉动下，我国工业机器人市场从2004年开始加速，年均增长率高达40%，成为全球机器人市场增长最快的国家。根据国际机器人联合会的统计，2012年，我国工业机器人新安装22987台（数据不包括国内厂商和富士康的生产数量），仅次于日本，排在第二位，比2011年增加了约2%。从2006年到2012年，我国工业机器人年安装量增加了4倍，在世界工业机器人50年的发展史中，没有哪一个国家工业机器人安装量增长如此之快。预计到2016年,我国工业机器人新安装量将达到38000台。2000—2012年我国工业机器人年安装量如图1所示。

图1 2000-2012年我国工业机器人年安装量

图1 是国际机器人联合会的统计数字，数据不包括国内机器人厂家和富士康生产的机器人，还有一些工业机器人是成线进口，也没有统计进去，如果考虑这些因素，2012年我国工业机器人新安装量大概在32000到35000台。其中，我国很多企业使用了自己研制的机器人，如埃夫特、富士康、广州万世德、佛山鼎峰、山东帅克等都在用自己制造的机器人，富士康仅2012年就自己制造并安装了1万台工业机器人。

由此可见，尽管没有机构能给出我国工业机器人准确的安装台数，但我国工业机器人井喷式增长的现状已经不容置疑。在国家经济发展的带动下，我国机器人出现了井喷式的增长。目前市场上在役工业机器人达96924万台，占全球总量的4%。2000年-2012年我国工业机器人年累计安装量见图2。

图2 2000-2012年我国工业机器人年累计安装量

二、国产工业机器人的发展历程及现状

我国工业机器人研究始于20世纪70年代。上世纪80年代，随着工业发达国家开始大量生产和应用工业机器人，我国政府开始重视机器人技术的发展。“七五”期间，国家科技攻关计划开始支持国产工业机器人的研发，并开发出了焊接、喷涂等一批工业机器人样机。为了促进国产工业机器人的实用化和产业化，“九五”期间，国家863计划和国家科技攻关计划联合支持了工业机器人应用项目，开发了具有自主知识产权的7种工业机器人系列产品，完成了100多项机器人应用工程，建立了10个机器人研发中心和22个机器人产业化基地。目前已经上市的沈阳新松机器人公司和哈尔滨博实自动化设备有限责任公司都是当时的机器人产业化基地。

进入21世纪，随着国内机器人需求的迅猛增长，先后涌现出安徽埃夫特、南京埃斯顿、安徽巨一、广州数控、上海沃迪、青岛软控、山东帅克、广州万世德等一批从事工业机器人生产的企业，形成了我国工业机器人发展的新局面。但这些企业多是新介入机器人领域的企业，生产和销售量还比较小。目前，包括新松、博实、埃夫特在内的国内企业年销售通用机器人2000台左右，在我国整个工业机器人市场中份额还很小。

三、我国工业机器人产业面临的机遇与挑战

1.面临的机遇

（1）巨大的需求

随着劳动力供给不足，劳动力成本提升，产业结构转型等将有力地推动我国工业机器人产业的快速发展。有专家估计，到2022年我国工业机器人的服役量将从现在的9万台增长到170万台，其中多是专用工业机器人。

原因1：从相近行业预测我国机器人发展。

中国正处于新的历史发展时期，经济发展进入关键的黄金发展机遇期、新型工业化进程加快和消费结构的升级，都给我国经济发展带来新的机遇。把握经济发展规律，调整工业经济结构，促进产业升级，加快装备制造业向着以机器人、数控机床等为代表的先进装备制造业转变是大势所趋。

数控机床和工业机器人都是智能制造的关键装备，在用信息化技术改造和提升传统产业的过程中，数控机床首先得到了快速发展。我国机床销售从2002年开始加速，并始终保持着世界销量第一，2000-2012年中国、美国、德国、日本机床销售的情况如图3所示。从图中可以看出，目前我国机床销售遥遥领先于其他国家。

我国工业机器人的现状与十年前数控机床的情况非常类似。工业机器人将成为新一轮由传统制造向智能制造发展的主力军。从我国机床产业看工业机器人产业的发展轨迹，我国工业机器人产业发展空间巨大。

原因2：从国外机器人密度预测我国机器人密度。

在机器人领域，用机器人密度来衡量一个国家制造业的自动化水平。所谓机器人密度是指制造业中每万名生产工人所占有各类工业机器人的数量。2012年，全球机器人密度的平均值是58，韩国机器人密度为396，是全球机器人密度最大的国家。日本机器人密度为332，德国为273，中国仅为23。中国要达到同德国或者日本一样的机器人密度，在未来几年要安装百万台以上机器人。全球机器人供应商都看到了这一巨大的商机，纷纷在中国建造机器人生产厂，希望得到更多的市场机遇。

图3 2005-2012年中国市场机床销售数据

原因3：人力资源的供给不足将促进工业机器人产业的发展。

老龄化问题将是我国面临的一个重要问题，由于我国计划生育政策等原因，致使我国老龄化社会来得比其他国家更快、更猛烈。《中国人口老龄化发展趋势预测研究报告》指出：中国于1999年进入老龄社会，是较早进入老龄社会的发展中国家之一。从2001年到2020年，中国将平均每年新增596万老年人口，到2020年，老年人口将达到2.48亿，老龄化水平将达到17.17%，其中，80岁及以上老年人口将达3067万人。从2021年到2050年中国老年人口数量平均每年增加620万人，到2050年，老年人口总量将超过4亿，其中，80岁及以上老年人口将达9448万，占老年人口的21.78%。《中华人民共和国2012年国民经济和社会发展统计公报》指出： 2012年末我国大陆总人口为135404万人，其中60周岁及以上人口19390万人，占总人口的14.3%，比上年末提高0.59%。人口的老龄化将减少劳动人口的比例，造成人力资源不足。为了弥补老龄化带来的人力资源不足，我们必须开发机器人等智能装备，来接替现在一线的工人。

原因4：人力成本上升致使企业不得不用机器人。

美国波士顿咨询集团（BCG）指出：中国工厂工人成本2000年时只有美国的3%，2010年提高至9%，2015年将会达到17%。而到2016年，美国与中国的单位劳动成本之差将收窄至每小时7美分，再考虑其他因素：美元对人民币升值（BCG预计年增长4%）、运费、税金及美国制造业生产效率的提高等因素，5年内“中国制造”的低成本优势将不复存在。中国企业依靠廉价劳动力所形成的竞争优势正逐步消失，中国企业实现持续发展的正确出路就是由劳动密集型走向自动化。从表1可以看出我国快速增长的劳动力成本。

原因5：机器人成本下降为机器人应用提供了更大空间。

目前工业机器人的性能不断提高，机器人在精度和质量方面的优势日益明显，同时机器人的成本却在以每年大约4%下降，这也为机器人从阳春白雪到下里巴人提供了机会。例如，

165kg的工业机器人2010年成本是29万元，到2013年已经下降到了24万元。目前SCARA机器人价格是6万元，到2022年预计为4.2万元，投资回报只需2.5个月。人力成本的上升和机器人成本的下降，这无疑为企业家提供了新的、更有竞争优势的方案。

表1：劳动力成本比较（单位：美元）

中国从一个制造大国走向制造强国，需要装备大量的工业机器人，采用工业机器人可以提高产品品质，提高生产效率，降低制造成本。中国将成为世界最大的工业机器人需求市场，巨大需求给中国工业机器人产业大发展带来了机遇。市场对工业机器人的巨大需求是工业机器人产业发展的原动力。

（2）难得的窗口期

随着我国机器人市场的不断扩大，迎来了我国工业机器人产业发展的黄金期，也成为我国工业机器人产业走出困境的一个重要窗口期。

国产机器人有很多的优势，只要发挥这些优势，就能不断扩大市场份额。从目前情况看，我国机器人产业尽管规模还比较小，但经过几十年的发展，从设计、材料、制造和应用都积累了相当的经验，对国产机器人存在的问题和不足非常清楚，只要国内企业扬长避短，发挥成本、服务等方面的优势，就能占得先机。在人才方面，经过几十年的发展，我国已经培养了大批人才，其中包括研究和应用方面的人才，这是我国工业机器人腾飞的基础和必要条件。在人力资源成本方面，虽然我国的人力资源成本已经上升了不少，但相比欧美等发达国家还有很大的竞争力，所以我国应该抓住这个难得的窗口期，充分发挥国内企业在服务、价格等方面的优势，一举取得工业机器人产业的全面胜利。

（3）专用工业机器人将成为重要的突破口

由于受机器人成熟度、可靠性、基础部件不过关等因素的约束，在通用工业机器人方面，国产机器人全面赶超世界一流企业的工业机器人还需一定的时日。但由于我国经济转型，一些劳动密集型企业急需大量价位较低、功能相对简单的专用机器人，这将是我国工业机器人打翻身仗的突破口。

例如，佛山鼎峰2013年生产并使用了400台注塑机器人，企业预测2014年将达到4500台，这样的专用工业机器人将在自产自用中逐渐成熟，并逐渐进入商品市场。

当然，通用机器人也要从零部件开始抓起，通过政策的引导和支持，在试用中不断完善，不断扩大市场占有率。

2.面临的挑战

（1）与狼共舞

工业机器人是一种典型的实践性技术，应用是技术进步的动力。我国工业机器人经过40年的艰难发展，基本掌握了工业机器人的设计制造技术和机器人应用解决方案，有了一支具有一定水平的技术队伍。目前，我国已经能够生产具有国际先进水平的焊接、搬运机器人系列产品，不少品种已经实现了小批量生产。据粗略估计，目前我国至少有上百家企业在投入工业机器人研发。

刚刚起步的中国机器人产业面临着众多国外知名机器人品牌的竞争，从2004年KUKA在上海青浦工业园建立生产和装配基地，2005年ABB在上海投产机器人生产线，并设立全球性机器人研究中心……全球各大机器人厂商纷纷在中国建立生产基地，瞄准了中国这个未来最大的工业机器人市场。在巨大的市场面前，中国弱小的工业机器人产业将直接跟国际巨头短兵相接，争夺市场，我们面临的压力可想而知。

（2）政策有待完善

目前，我国对工业机器人整机进口零关税，而机器人部件进口有关税，由于我国自主研发的机器人零部件，如减速机、控制器、电机和驱动器等还不过关，这些核心部件必须从国外进口，不仅订货贵，而且订货周期长，所以我国自己组装的工业机器人在价格上并没有太多的优势，再加上可靠性较差、使用成本较高， 导致市场竞争力较差。在科技部的支持下，从“十二五”开始，立项集中突破工业机器人的核心部件，目前已经取得了阶段性成果，控制器和电机与驱动器在技术上实现了突破，正在推广验证。机器人减速器是最难攻克的一个核心部件，从现在的情况看，在传动效率、刚度和回差精度方面还有一定的差距，需要持续攻关。

面对不甚完善的工业机器人政策，相关部门应设立专题进行研究，制定最适合中国工业机器人发展的政策，扶植中国机器人产业的发展。

四、我国工业机器人产业发展建议

1.重点发展专用工业机器人，并在重点行业规模化应用。

通用型工业机器人国外已经比较成熟，我国只能追赶和不断完善。而各行各业所需的大量专用工业机器人是目前我国劳动密集型产业转型升级过程中急需装备，它可以代替生产线上的工人完成重复性劳动。这种工业机器人要求价格低，但在精度方面要求不高，故可以充分发挥我国低成本制造的优势，一举占领市场。目前，我国在3C、食品加工与物流等行业都需要大量专用工业机器人。国内企业应该选准行业，推动在行业的规模化应用。

2.突破工业机器人核心部件，取得工业机器人战役的全面胜利。

工业机器人核心部件，包括专用工业机器人所需的核心部件，都需要给予大力度的支持。核心部件目前已经成为制约我国工业机器人发展的最大瓶颈，只有突破这些核心部件，才能降低我国机器人的生产制造成本(进口工业机器人部件不仅有一定的关税，而且购买成本比其他国家要高很多，致使我国工业机器人的制造成本没有太多的优势），提高我国工业机器人产品的市场竞争力。

我国应该持续支持研究工业机器人所需的高精度减速机、伺服电机和驱动器、控制器等。

3.制定国产工业机器人的相关扶植政策，促进国产机器人的产业化。

我们应该加强市场调研和政策研究，在自主工业机器人推广应用阶段，推出相应的税收优惠和扶持政策，鼓励企业使用国产自主机器人。如日本，当年对使用和生产工业机器人的国内企业都给予了相应的补贴和大力的支持，为其快速成为机器人王国起到了巨大的推动作用，同时也解决了当时日本人力资源不足的问题。比如：以销售合同及发票为准，对生产使用国产工业机器人的企业进行补贴，每台补贴销售价的10%；以报关清单为准，对出口工业机器人企业进行补贴（除退税之外的），每台补贴销售价的10%。

4.成立中国机器人行业协会。

联合国内有志于工业机器人产品开发、制造和应用的高校、研究所和企业，共同打造国产机器人产业链和产业联盟，成立中国机器人行业协会。协会在统筹规划、数据统计、市场调研、标准制定等方面开展工作，以规范企业的行为，避免行业的无序竞争，为政府决策提供必要的支撑。

总之，机器人的制造及应用水平，代表了一个国家的制造业水平，发展机器人产业应上升到国家战略高度。工业机器人的广泛使用是我国从制造业大国走向制造业强国的重要手段和途径。目前，我国机器人产业化正处于关键转折点和重要窗口期，如果政府能够给予资金和政策上的大力支持，我国机器人产业将步入发展快车道。

[1] European Robotics Research Network. EURON Research Roadmaps [EB/OL]. [2007-12-20]. http://www.cas.kth.se/euron/euron-deliverables/ka1-3-Roadmap.pdf.

[2] 美国国防部. Unmanned Systems Roadmap 2007-2032 [EB/OL]. http://www.acq.osd.mil/usd/Unmanned%20Systems%20Roadmap.2007-2032.pdf.

[3] 郑斌,等.世界兵器发展年度报告（2006）. 北京, 2007:1-30.

[4] summary report on technology strategy for creating a robot society in the 21st century[EB/OL],2001.http://www.jara.jp/e/dl/report0105.pdf.

[5] 桐裕子.从机器人热潮到机器人产业化的发展. 日本机器人学会志，2005(7).

[6] 日本机器人政策研究会报告（2006）[JB/OL].http://www.jara.jp/img/060516.pdf.

[7] 石正茂，生驹俊明.2007机器人技术战略[JB/OL].日本经济产业省. IRT战略倡议. 日本机器人学会志，2005(7).

[8] 鲁棒.全球机器人市场统计数据分析[J].机器人技术与应用,2013,(1):28-33.

[9] 金周英,白英.我国机器人发展的政策研究报告[J].机器人技术与应用,2009(02):1-7.

[10] 蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社,2000.

[11] 罗召光.中国机器人的制造业的发展与对策[J].矿山机械,2002(1):6-8.

[12] 曾艳涛.美国未来15年制造业机器人研究路线[J].机器人技术与应用，2013(3):1-5.

[13] 曹文祥，冯雪梅.工业机器人研究现状及发展趋势[J].机械制造，2011,49(2):41-43.

[14] 陆绮雯.工业机器人助力“中国制造”转型升级[J].机械工程师，2012(10).

[15] 赵杰.我国工业机器人发展现状与面临的挑战.航空制造技术,2012(12):26-29.

[16] 彼得·科伊（Pefer Coy）.美国制造业的复兴[J].商业周刊，2011(7).

[17] 罗百辉. 机床行业正迎来工业机器人的时代[J]. 国际技术装备与贸易,2011(6):12-16.