工业机器人在制造业转型升级中的应用

陈辉

摘要：作为首屈一指的制造业大国，我国制造业不仅规模庞大，其门类齐全，是唯一拥有所有工业门类的国家。随着《中国制造2025》的出台，我国制造业走入了新的发展阶段，面临着转型升级的重要任务。对此，工业机器人有着巨大的应用价值。文章基于此，首先分析了工业机器人的发展现状，继而探讨了工业机器人在制造业转型升级中的作用，包括变革生产模式、提高生产质量、提高管理效率、缓解用工压力，最后探讨了工业机器人在制造业转型升级中的应用对策。

关键词：工业机器人;制造业;转型升级

0  引言

制造业是国之根本，在国民经济发展与国家经济安全中发挥着至关重要的作用。习近平总书记指出“中国必须搞实体经济，制造業是实体经济的重要基础，自力更生是我们奋斗的基点。”历经四十余年的改革开放，我国经济建设取得了巨大的成就，不仅跃升为世界第二大经济体，更成为世界工厂，制造业规模位居世界首位。根据国家统计局发布的数据，2019年，我国制造业增加值同比增长6%，制造业规模为美、日两国之和，初步形成了门类齐全、独立完整的制造体系。我国制造业在快速发展的同时，也面临着严峻的挑战，一方面，当今世界，逆全球化思潮泛滥，美、日、德等主要工业国均将制造业作为提振经济的关键，我国制造业竞争压力加剧，另一方面，我国制造业总体上处于大而不强的局面，高精尖技术与发达国家仍有不小的差距。因此，实施创新发展战略，推动制造业转型升级就成为当前的重要任务。

1  工业机器人发展现状

工业机器人作为工业技术发展的标志性产物，是一种技术高度集成的工业装备，在现代生产中发挥着重要的作用。第一台工业机器人诞生于上世纪50年代末，美国机器人学家约瑟夫·恩格尔伯格利用伺服系统的相关灵感，开发了“尤尼梅特”工业机器人，并于1961年投入使用。尽管第一台工业机器人的功能非常简单，仅是重复操作某些指令性的动作，但却开启了工业机器人在生产中的应用之路，展现了工业机器人广阔的应用前景。特别是2004年到2015年期间，我国工业机器人市场规模平均增长率在25%以上，远远高于其他国家。在现代科技发展的影响下，工业机器人呈现出新的发展特征，逐渐朝高性能、柔性化、智能化的方向迈进。根据国际机器人联合会发布的《全球机器人2019（World Robotics2019）》，2018年，工业机器人全球销售额165亿元，其中中国占全球市场的36%。随着国内研发投入的不断加大，工业机器人自主品牌占比也在提升，当前，自主品牌工业机器人在本土市场的份额已经提升到27.88%，并且呈进一步增加的态势。

2  工业机器人在制造业转型升级中的作用

2.1 变革生产模式

生产模式的变革是制造业转型升级的重要内容，而工业机器人则是生产模式变革的有效支撑。从德国、日本等工业强国的发展现状来看，工业机器人的应用使生产线得到了优化，也为制造业带来了更高的品质和效率。优化生产分工，合理配置资源是工业机器人在制造业转型升级中的重要作用。以协作机器人为例，在不同的工作场景中，协作机器人能够和工人协同完成复杂的任务，比如，协作机器人负责重复操作，且工作量较大的任务，如取放大型器材等，工人则负责一些精密的装配工作。新型的分工模式将工人从繁杂的工作束缚中解放了出来，为工人开展其他工作提供了条件。不少行业具有一定的生产风险，尽管国家高度重视生产安全，我国制造业每年的安全事故仍然为数不少，特别是一些特种行业。工业机器人的应用也大幅度降低了生产中的风险，因为在一些安全风险较高的环节中，工业机器人能够替代人工，最大限度地保障了人工安全。

2.2 提高生产质量

对现代制造业而言，产品规格的标准性与产品质量的稳定性是衡量制造业水平的重要指标。传统的生产方式虽然有操作规程，但工人在工作中容易受内外部因素的影响，无法保证产品的高质量和稳定性。工业机器人的应用在克服此一问题中发挥着突出的作用。以焊接机器人为例，作为应用最为广泛的工业机器人之一，焊接机器人能够自动完成工件的传送和焊接，在汽车工业等多个制造业领域有着巨大的应用价值。焊接机器人具有很高的自动化焊接水平，既提高了生产的效率，也保证了产品质量的稳定性。安装速度传感器能够进一步提高焊接机器人的工作效率。从工业机器人的应用实践来看，德国等老牌工业国家通过在工业机器人上安装速度传感器，并在系统中结合电弧传感器技术，极大地提高了焊接机器人的工作性能。焊接机器人能够自动跟踪焊缝，并进行焊接处理。从长远的角度来看，工业机器人的智能化水平将持续提升，具备自我分析故障、应急处理等功能。

2.3 提高管理效率

制造业转型升级是一项系统性工作，既包括技术层面的创新、发展，也包括管理层面的优化、完善。在传统企业的管理中，制度管理居于中心地位。企业根据生产活动的流程，制定细致的规章制度，并安排专业的管理人员，负责制度的实施与监督。制度管理以人为对象，难免会出现人为的偏差，既会影响管理效率，也不可避免地会提升管理成本。对此，工业机器人的应用有着重要的价值。工业机器人具有可重复性，企业只需设定正确的参数，便可让工业机器人按照指令去完成，能够有效降低生产中的人为操作风险，提高生产计划的精确性，保障生产活动的有序开展，从而提高管理效率。在市场竞争日益激烈的今天，制造业企业产品升级换代的速度也在加快，工业机器人在适应不同工件的生产中具有显著的优势，可以通过修改程序来完成，机器人本体并不需要做太多的改动，有效减少了企业在新产品生产中的调整时耗，降低了设备更新的整体成本。

2.4 缓解用工压力

改革开放初期我国经济的迅猛发展和巨大的人口红利有着密切的关系，而随着社会经济的不断发展与人口老龄化的加剧，制造业的人口红利逐渐消失，企业面临着两大问题：一是用工荒日益严峻。不少企业存在招不到人的现象，特别是珠三角、长三角等制造业高度密集的地区，每到春节后，招工难成为困扰企业的首要因素;二是人力成本不断提升。从近年来制造业工人的平均薪酬来看，单个工人的用工成本在8-12万/年左右。制造业企业工人数量少则数十人，多则上百人、数百人，人力成本成为企业成本支出的大头，部分企业人力成本在总制造费用中的占比已经突破50%，既给企业带来了巨大的资金压力，也不利于企业的可持续发展。

对此，工业机器人的应用具有重要的作用。工业机器人具有强大的生产能力，能够减少作业工人的数量，以长三角某制造业企业为例，引入22台工业机器人后，作业工人数量从原先的144人锐减为26人。不仅如此，工业机器人具有显著的成本优势，一台工业机器人的成本在4-6万/年，仅有工人的1/2。

3  工业机器人在制造业转型升级中的应用对策

3.1 加大政策扶持力度

工業机器人在制造业的战略发展中占据着重要的地位，国家层面高度重视工业机器人的发展，先后颁发了系列扶持政策。2015年，国务院出台《中国制造2025》，将机器人发展作为九大战略任务和部署的重点，为工业机器人的发展名曲了方向。2016年，工信部、发改委、财政部等多个部委联合印发了《机器人产业发展规划（2016-2020 年）》，明确了机器人产业发展的目标和方向。2017年科技部出台《“智能机器人”重点专项2017年度项目专项申报指南》，工业机器人是申报的六个方向之一。各省市区，特别是制造业强省，也出台了大量的政策性文件，如江苏《江苏省装备制造业调整和振兴规划纲要》将工业机器人作为重点发展项目。为了强化工业机器人在制造业转型升级中的作用，要进一步强化工业机器人的政策扶持力度，并细化政策内容，提高政策的可操作性。

3.2 提高自主创新能力

工业机器人既是生产工具，也是反映国家制造业综合实力的重要载体。作为制造业大国，我国面临着制造业转型升级的急迫任务，工业机器人的需求量非常大，这一点从我国每年装机的工业机器人位居世界首位，超过欧美之和便可以看出。但总体上，我国工业机器人的自主化率并不高，自主品牌在市场中的占比尚不到1/3。因此，大力开发具有自主知识产权的核心技术，提高自主创新能力就成为工业机器人发展、应用的重点。从企业层面而言，要加大工业机器人研发的投入力度，逐步从中下游系统集成方面向上游领域转变，突破工业机器人发展的重点，形成技术优势与品牌优势。从高校层面而言，要加大校企合作的力度，推动产教融合的深入开展，发挥高校智力资源在支撑工业机器人发展中的作用，推动工业机器人的稳步发展。

3.3 扩大生产应用范围

制造业转型升级是一项系统性任务，指制造业整体的转型升级，而非制造业内部某个门类的转型升级。从工业机器人的发展趋势来看，工业机器人在制造业中的应用中处于不断拓展的态势。得益于研发技术的进步以及工作性能的提升，工业机器人生产应用范围大为扩大，除了传统的汽车制造、金属制品、化学制品外，工业机器人逐渐向轻工业领域延伸，成为家具制造、玻璃制造等中的重要辅助工具。从工业机器人的类型来看，我国工业机器人以上下料机器人为主，常见类型还有装配机器人、焊接机器人等。总体而言，工业机器人还有巨大的应用空间。当前工业机器人多作为人工的辅助而存在，而随着智能化、网络化水平的不断提升，工业机器人将在制造业中发挥更加显著的作用，成为推动制造业变革的关键性力量。

4  结语

作为现代工业生产的重要辅助工具，工业机器人不仅有很高的性能，更有着广阔的应用前景。从工业机器人的发展趋势来看，智能化、网络化成为主流，这将进一步提高工业机器人在制造业转型升级中的作用。因此，必须从加大政策扶持力度、提高自主创新能力、扩大生产应用范围等角度采取好措施。

参考文献：

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