機器人來襲
中國正處于產業(yè)轉型升級的關鍵時刻，越來越多的企業(yè)在生產制造過程中引入工業(yè)機器人，它將深遠影響中國制造的方方面面。客觀認識中國工業(yè)機器人應用的現(xiàn)狀和趨勢，比較中外工業(yè)機器人應用的發(fā)展異同，是剖析工業(yè)機器人對中國產業(yè)轉型的切入點。
2013年伊始，上海浦東。
隨著一只金黃色機械手臂的翻轉、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車間，20臺色彩奪目的機器人正在作業(yè)。
每臺機器人在固定位置，可操作兩臺或多臺設備。在等離子焊接工位，幾名工人散布其間，或調整機器人設備，或抽樣檢測產品。
自2007年引進機器人以來，上海日立，這個世界上最大的壓縮機生產商之一，已經(jīng)擁有機器人近百臺，這也是中國家電行業(yè)中大規(guī)模應用工業(yè)機器人的起始。而將機器人引進制造業(yè)的念頭，源于此前上海日立管理層在參觀豐田公司時，發(fā)現(xiàn)后者的鈑金工廠“員工120名，其中工人10名，機器人110名”。
一直以來全球的工業(yè)機器人在汽車行業(yè)使用最早也最多，多作業(yè)于焊接、沖壓和涂裝。但現(xiàn)在，機器人正在各行業(yè)內“大舉進攻”，從煙草、五糧液等貴重物品的搬運，到制磚、食品飲料行業(yè)，甚至飼料行業(yè)。
國際機器人聯(lián)合會(IFR)最新數(shù)據(jù)顯示，2011年是工業(yè)機器人自1961年以來發(fā)展最成功的一年，同比增長38%，新增機器人達到16.6萬多臺，其中中國工業(yè)機器人的銷售量為2.2萬多臺，同比增長51%。
工業(yè)機器人的技術水平?jīng)Q定了制造業(yè)生產的精度、準度與效率，其應用的深度與廣度已成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。然而細究制造業(yè)現(xiàn)狀，中國的制造業(yè)自動化之路并非暢途。
直降成本
勞動力成本顯然是工業(yè)機器人應用規(guī)模的決定因素。
上海日立西區(qū)的殼體生產車間共有三條不同型號產品的殼體生產線：H1、H2、H3，其中H3殼體生產線有七臺機器人，這條生產線需完成卷板整形、等離子焊接、粗擴、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臺設備，人均操作6臺。2007年前的作業(yè)場景則是11個工人操作17臺設備。
工業(yè)機器人是一種模擬人手臂、手腕和手功能的機電一體化裝置，可對物體運動的位置、速度、加速度進行精確控制，從而完成某一工業(yè)生產的作業(yè)要求。上海日立的機器人自重560公斤左右，其重復定位精度可達0.07毫米－0.15毫米，手臂負載高達70公斤，能如蜜蜂般作業(yè)不停。
上海日立目前每年產銷壓縮機1800萬臺。1993年引進日本技術建成生產線后，生產節(jié)拍由20余秒提高到1998年的10余秒，現(xiàn)在經(jīng)自動化改造后，已提升至7.5秒。也就是說，一條生產線，每7.5秒即可出一臺產品。機器人的生產效率顯而易見。
早在上世紀80年代，第一代工業(yè)機器人在發(fā)達國家汽車產業(yè)中的應用就達到一波高潮。
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機器人。當時汽車零部件尤其是底盤制造，涉及安全性——車子在撞擊時，如焊縫質量不好會發(fā)生事故，因此不能漏焊。東風汽車有限公司商用車公司車身廠(下稱東風車身廠)技術科焊接工藝主管肖同新表示，機器人弧焊較人工弧焊優(yōu)勢明顯，弧焊機器人具有焊縫跟蹤功能，與零件搭接縫隙的距離、焊槍移動和焊機走絲的速度均比人工控制精確。
然而，考慮到國內勞動力成本低，上海日立在1993年引進日本生產線時，沒有完全采用日本的自動化流水線。從流水線建設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)勞動密集型制造行業(yè)，勞動力成本優(yōu)勢明顯下降：剛入職的大學生一般月薪2000多元，一線工人為計件工資，月收入可達6000元，這個數(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)股份有限公司(600619.SH)引進機器人34臺，減少工人崗位111個，投入資本2483萬元，平均每套設備投入73萬元。按照每個工人年收入7萬元計算，三年即可收回成本。
勞動密集型制造企業(yè)需大量雇傭勞務工，這也造成每年長假過后，一線人員總有部分員工流失，有時會干擾正常生產，操作員更替頻繁會影響產品質量、增加設備損壞率以及安全隱患事故增多。
上海海立集團副總經(jīng)理李黎告訴記者，來自農村的年輕人也不愿意到生產線上進行重負荷作業(yè)，有時人員調崗需做大量思想動員工作，現(xiàn)在就沒有這個顧慮了。如今現(xiàn)場工人的工作主要側重設備維護與產品檢測，工作強度大為減輕。
機器人制造差距
要評價一個國家制造業(yè)水平，工業(yè)機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)機器人。50年后，日系產品和歐系產品占據(jù)了國際工業(yè)機器人半壁江山。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)機器人市場占了90%的份額。
客戶大多看重工業(yè)機器人的可靠性，即運行中的故障發(fā)生率低，并容易維護。這就涉及機器人制造水平問題。中國也有數(shù)家機器人制造企業(yè)，如沈陽新松、廣州數(shù)控、安徽埃夫特等，但本土品牌機器人在精度、速度等方面不如進口的同類產品，其產業(yè)化程度也較小，且關鍵部件還依賴于進口。
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)機器人發(fā)展戰(zhàn)略思考》一文指出，“這關鍵部件主要是伺服電機及減速器，而這兩部分就占到機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，大品牌的機器人制造商大都系汽車制造等應用起家，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)正是采取進口關鍵零部件進行集成機器人整機的做法。
埃夫特機器人事業(yè)部總工程師游瑋告訴《財經(jīng)》記者，機器人中傳遞動力的減速機，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公司。減速機中的永磁體所需稀土大多來自中國。
可見，即便是該領域的巨頭，也是在一個技術共享平臺上才能持續(xù)推進。機器人的減速機和電機對軸承、齒輪精度要求非常高，而這些部件的加工精度與數(shù)控機床等設備的精度密切相關，在數(shù)控機床領域，中國尚處于技術追趕階段。
關鍵零部件的價格也制約了國產機器人。由于ABB、發(fā)那科等企業(yè)很早即開始與帝人精機等合作，加上采購量每個月即可達上千套，這就決定了其采購價格遠低于埃夫特這樣的中國本土企業(yè)。游瑋舉例說，假如一臺減速機市場價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)機器人高峰論壇上表示，工業(yè)機器人將作為重點支持領域，對于機器人領域的驅動器、電機、減速器三方面核心關鍵部件的開發(fā)，工信部正在與財政部協(xié)調考慮相關支持政策。
無論國產機器人水平如何，工業(yè)機器人時代已近在眼前。在富士康總裁郭臺銘2011年宣布，三年內生產100萬臺機器人以替代人工之際，這個趨勢尤為明顯。
如此背景下，埃夫特制造整機也并非價值不大。游瑋介紹，購買關鍵部件來組裝整機可降低成本，也可避免進口機器人的維護和備件成本較高問題。一個更重要的考量是，機器人自動化成為趨勢，如果把機器人作為一個行業(yè)來做，將來可以做大，成為新的增長點。
集成滲透
機器人僅是工具，生產線自動化的實質在于數(shù)字自動化深入到生產線的每一個細節(jié)。
其實，機器人本身并不賺錢，原因是競爭很充分，其采購體系都很透明，減速機和電機均購自幾家固定供應商。其主要利潤增長點是在外圍系統(tǒng)，如夾具、輸送設備和物流設備等。
“有時候一條線投資中機器人可能只占到10%，其余大部分是外圍設備成本。因為這些配套系統(tǒng)須針對具體企業(yè)的生產線進行特定設計，報價就高。”游瑋說。
在國內汽車廠家所用的點焊機器人系統(tǒng)，一套價格在60萬－120萬元之間。這套系統(tǒng)組成除了機器人，還需要點焊控制系統(tǒng)、焊機、焊槍、夾具等。即需根據(jù)自動化程度對其尺寸、控制方式(原有人工控制改為自動控制)等有所調整，還需適應企業(yè)的特殊需求。比如飼料行業(yè)碼垛機器人，在國外多是兩個機器人分列兩旁操作同一個流水線，國內一家飼料企業(yè)由于車間面積小，產量不高，對速度也沒有更高要求，但希望機器能節(jié)省空間，這就需要開發(fā)一個快而緊湊型的機器人。
因此，自動化的關鍵點不在于機器人本身，而是機器人的運動和生產過程控制的有機結合，按照ABB離散自動化與運動控制業(yè)務部北亞區(qū)及中國負責人顧純元的說法，機器人僅僅速度快是不夠的，因為生產效率最后看的是整體效率，而非局部。
由于機器人應用行業(yè)五花八門，即便是ABB集團這樣領先的機器人制造商自身也難以覆蓋所有行業(yè)的系統(tǒng)集成。機器人合作伙伴因而產生，又稱為機器人價值提供商。他們從ABB集團采購機器人(即裸機)，根據(jù)客戶的需要，比如搬磚，焊接等，然后基于裸機進行所需的系統(tǒng)設計、制造與調試，最終將符合具體生產線工藝要求的機器人交付給客戶。
流水線上的機器人需要具體行業(yè)、企業(yè)針對性地做系統(tǒng)配套。可見，“機器人供應商的創(chuàng)新并非僅僅制造高精度、高可靠性的機器人，而是參照市場趨勢針對具體企業(yè)的生產線提供最優(yōu)的解決方案。”ABB(中國)有限公司副總裁、ABB機器人業(yè)務單元中國區(qū)負責人李剛稱。
挑戰(zhàn)與機遇
機器人將像家電在生活中普及一般，滲入制造業(yè)的各個角落。
東風車身廠的肖同新稱，上世紀90年代初引進機器人之際，只能以美元采購，全部資料為英文，“神秘，高科技”，如今，“操作并沒有那么復雜，跟電視機似的”，他說。
此外，以前出現(xiàn)故障后需人工代替操作機器人，待廠家服務人員到現(xiàn)場才能排除故障，現(xiàn)在技術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排除。
上海日立已著手進行裝配機器人系統(tǒng)的調試。這臺調試的機器人有四個手爪和一個風動螺絲槍，運動速度達2.5米每秒，精度達0.1毫米，可進行組合變化進行多功能抓取，其抓取工作有26道工序。這意味著，該公司將不再單一進行搬運的人工替代，而是要將生產線的自動化更加精細。
新一代工業(yè)機器人將向智能化、模塊化和系統(tǒng)化方向發(fā)展，同時，視覺傳感器和力傳感器的采用，以及網(wǎng)絡通訊功能將使得機器人更加智能精確。
汽車行業(yè)工業(yè)機器人的發(fā)展以柔性化更高為趨勢。汽車自動化生產線除了生產節(jié)拍從每小時生產15臺增至60臺，更重要的一點是其生產柔性化的改觀。也就是，同一條生產線可生產不同車型，而且是實時切換。
這是因為汽車制造商常常同時推出多個車型，但產品在市場上反映到底怎么樣誰都不知道，這就要求汽車生產企業(yè)不僅提高生產節(jié)拍，生產線還可隨時調整。目前汽車的機器人生產線可實現(xiàn)，同樣的工作崗位同時生產六個車型。
然而，中國部分具備實力的汽車企業(yè)出于員工就業(yè)的顧慮，并未大規(guī)模拓展機器人作業(yè)線。東風汽車公司始建于1969年，如今有員工13萬多人。其中東風車身廠主產卡車的車身(駕駛室)，不少為老員工，平均年齡達47歲。這給企業(yè)改造生產線造成較大壓力，其盡可能多留一些勞動強度不高的崗位給工人。
出于就業(yè)考慮而貽誤工業(yè)機器人發(fā)展先機，已有前車之鑒。作為工業(yè)機器人的發(fā)家地，美國在上世紀60年代至70年代并沒有把工業(yè)機器人列入重點發(fā)展項目。政府擔心發(fā)展機器人會造成更多人失業(yè)，因此不予投資。而日本則由于勞動力顯著不足，機器人大受歡迎，以至發(fā)展到今天，日本占據(jù)了工業(yè)機器人的霸主地位。
全球工業(yè)機器人在2011年底的存量在115萬到140萬臺之間。2011年，韓國工業(yè)機器人的密度居世界首位，為每萬名員工347臺，日本機器人密度也達到了339臺，中國則為10臺。
數(shù)字化制造降低勞動力成本影響，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，中國考慮勞動生產率差異并修正后的勞動力成本約為美國的30%，至2015年，這個數(shù)字將變?yōu)?5%。
斯坦福大學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)濟學人》論述第三次工業(yè)革命對制造業(yè)的影響。他甚至預言，技術進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。
他在接受采訪時表示，就像互聯(lián)網(wǎng)和平板電腦一樣，人類無法預測五年后的機器人發(fā)展程度。在大規(guī)模使用機器人后，美國可以在本地生產類似價格的產品，若如此，中國的勞動力優(yōu)勢將不再，也不再有必要將原料從世界各地運往中國，制造和組裝完成后運到美國。
美國已看到了機會。蘋果公司和福特公司等多家美企決定部分生產回遷美國，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)大于機遇。中國社科院工業(yè)經(jīng)濟研究所副所長黃群慧表示，發(fā)達工業(yè)國家通過發(fā)展工業(yè)機器人、高端數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代裝備制造業(yè)控制新的產業(yè)制高點，同時亦以此提高傳統(tǒng)產業(yè)的生產效率。這將導致制造業(yè)重心再次向發(fā)達國家偏移。
不過，國務院發(fā)展研究中心產業(yè)經(jīng)濟研究部部長馮飛分析認為，機器人使用是市場自然選擇的過程。從中國勞動力供給看，制造業(yè)的普通工人還是短缺。當機器人大規(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效率。新的環(huán)保法規(guī)和能源效率是北美工業(yè)當前和未來的挑戰(zhàn)，這將驅動其加快工業(yè)機器人的投入。
在中國，勞動力和土地成本年年提升，也是制造業(yè)提高效率的驅動力，在同樣的土地、廠房條件下，使用機器人作業(yè)將讓生產效率翻番。
國際機器人聯(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器人需求市場，但若要達到如德國或日本的機器人密度，未來數(shù)年還需100萬臺新裝機器人。（記者孫滔凌馨 本刊記者田鵬、實習生李虹雨對此文亦有貢獻）
