从管理视角分析机器人的使用及发展趋势

北京机床研究所 陈循介

当前，世界科技发展由“自动化”提高到“智能化”，机器人也在重点研究发展“智能化机器人”，以进一步代替人的劳动。

世界机器人的产量

第二次世界大战后，美国于1954年首先研制出第一台程序控制的编程机器人（单轴控制），并申请了专利。1952年在利用计算机研制出世界首创数字控制（NC）机床的基础上，采用了类似的数控（NC）系统和伺服电机，于1962年美国又创造出数控(NC)机器人（多轴控制）。当今世界上生产的机器人，大多为数字控制。

机器人的生产、用途和种类，随科技发展和市场需求在不断增多。目前，主要有： （1）工业机器人——用于汽车、电子工业、金属制品、橡胶等各种工业生产部门； （2）室外作业机器人——用于室外的建筑、农业、林业等； （3）特殊环境作业机器人——用于空间、宇航、深水作业、原子能发电等； （4）服务、医疗机器人——用于对个人、家庭、患者进行服务、医疗手术等等。随着社会老龄化的扩大，服务机器人、医疗机器人的种类、数量将迅速增多。

表1为1999～2012年间世界工业机器人每年的产量。目前，世界上生产工业机器人的主要国家（地区）约16个。美洲有美国、加拿大、墨西哥、巴西4国；欧洲有德国、意大利、法国、英国、西班牙、捷克6国；亚洲有日本、中国、韩国、印度、泰国（外资企业）5国和台湾地区。比较有名的企业主要有：日本的发那科公司（FANUC）、安川公司；德国的KUKA公司、瑞典的 ABB 公司、意大利的COMAU公司等等。IFR预测2016年全世界的产量将达到191800台。

2014～2016年间，全世界工业机器人的增长率大概为6%。目前，世界上生产自动化的进化比较快的有韩国、日本、德国。 据IFR统计报道，2012年，每一万人生产从业人员中拥有工业机器人的台数密度来看韩国、日本、德国最高。韩国为396台，日本为332台，德国为273台，而中国较低，为11台。

目前，世界上工业机器人产量最多的国家为日本。2007～2011年，日本工业机器人的产量如表2所示。

据2013年4月成立的CRIA（中国机器人产业联盟）报道，由CRIA不完全统计，2012年中国自己生产的机器人共销售3200台，比上年增长68%。中国目前在生产中使用的机器人，大部分是从日本、欧洲进口的。据国际机器人联盟（IFR）统计，2012年中国共进口工业机器人大约2万台，同比增长2%。未来，中国将是全球数量增长最快的工业机器人市场。

世界机器人的应用现状

据国际机器人联盟（IFR）统计，2011～2016年，美国、加拿大、墨西哥、德国、日本、中国工业机器人的每年开动数量如表3所示。

表1 1999～2012年14年间世界工业机器人每年的产量 万台

表2 2007～2011年日本工业机器人的年产量和出口量 台

表3 2011～2016年美国、加拿大、墨西哥、德国、日本、中国工业机器人的每年开动数量 台

据IFR统计，2011年，全世界用于各种不同工业部门的各类工业机器人的大致产量见如表4所示。

表4 2011年全世界用于不同工业部门的各类工业机器人的大致产量 台

世界工业机器人的应用，以汽车工业、电子工业为最多，约占80%。

据IFR调查分析：世界工业机器人的使用寿命，平均约为12年。IFR预测，2016年世界工业机器人的开动数量，可能会达到166万台。随着科学技术的进步，制造业的生产自动化将不断加快，对工业机器人的需求，也将不断增多。

目前世界机器人的技术发展趋势

各国具体情况不同，对机器人的技术发展重点也不一样。目前，美国、欧盟、日本、韩国机器人技术的水平和发展重点如表5所示。

机器人技术发展趋势：

（1）适应市场不同用户具体要求，满足“质量、性能、品种、价格、交货期、服务”六大点。这是生产企业产品发展，占领市场，得以壮大的最根本发展趋势。

（2）高精度、高效率、多功能化。高机器人的定位精度、运动速度、高精、高效，高自动化，关键部件特别如∶谐波减速器、伺服电机、控制系统等的性能先进，从而提高机器人的总体主要性能，是目前世界机器人竞争、抢夺市场的第3个主要趋势。

（3）在自动化基础上，不断提高智能化。目前，世界进入高科技、智能化时代，各种视觉、触觉、力矩、微型“传感器”将成为先进技术中的关键。机器人和数控（NC）机床以及各种装备的自动化、特别是“智能化”，已成为当前高科技的主攻方向。今后，机器人的”智能化”将日益上升为更加重要的、突出的技术发展趋势。

（4）网络化、系统化、集成化。由于信息技术的突飞猛进，全世界的网络化、系统化、集成化在不断加速发展。在目前世界四大国际机床展览会上，机器人与各类NC机床组合成柔性加工单元（FMC）已经成为一个重要的技术发展趋势。

当今世界上，日本的机器人技术水平最高、产量最多。分析其发展过程，其主要经验是：有远见、起步早；组织健全，专家人才，熟练技术工人充足；互相合作、技术配套；科研深入系统、技术基础扎实；攻克关键、占领市场；步步深入、坚持有恒；对关键技术、牢牢掌握。从1964年美国向其介绍机器人技术开始，日本立即踏踏实实行动。1972年10月由44个企业迅速组织成立“日本工业机器人协会”（JIRA，1994年改为JARA）充分发挥团队精神、攻克技术关键，占领技术制高点。协会平时重视对世界形势、市场需求的深入调查研究、积累资料，有详细准确的统计数据；协会认真组织协调、统计分析、交流技术。

表5 目前美国、欧盟、日本、韩国机器人的技术水平和发展重点

中国由于严重缺乏充足的各种配套专家人才、熟练技术工人，在硬件、软件各个方面，都存在不少关键技术问题。特别是谐波减速器、伺服电机、控制系统、自动化、智能化、集成化等先进技术。许多关键零部件、功能部件、控制系统，大量依赖高价进口，因此，在各类机器人产品的成本、质量、性能、配套等方面，都难以同国外产品竞争。

机器人本身的结构、动作、关节、控制，随用途多变。智能化大小不同，机器人“特殊”、“复杂”程度则不同。机器人与NC机床的技术，既有共性、又有特性。目前，在中国关键技术不能掌握，缺乏深入的远近规划、严密的组织、紧密的合作。盲目性、表面性、浮夸性较大，常常看到市场需要，一哄而上;遇到技术资金困难，又一哄而下。如何踏踏实实真正从根本上培养成套的专家、人才、熟练技术工人，需要提高职业道德、产品质量、科技水平，互相间紧密合作、加强深入细致的调查研究，有详细的数据、资料，进行对比分析。针对用户、市场需求，处处坚持“质量第一”进行批量生产。加强深入系统的“科研”，有明确的近远期奋斗目标，坚持有恒。只有切切实实做到这些，真正改变过去单干、松散、混乱做法，中国“机器人”在未来的发展，才有可能出现新的局面。