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  • 【深度分析】“机器人+”时代将提前到来

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    • 时间:2016-08-31
    • 来源: 《人民论坛·学术前沿》
    • 编译:zy
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      导读: 机器人在解决劳动力不足、提高各领域工作效率、改进各领域工作质量等方面发挥着越来越显著的作用。随着机器人的更加智能化,机器人对各个领域将产生颠覆性的影响。
     
      伴随着快速发展的数字化以及网络技术、云计算技术的高级化,物与物通过网络相连接的物联网社会正在逐渐成为现实,机器人也将迎来巨大转机。欧美各国意识到了这个巨大的变化,开始谋划抢占新一轮工业革命的先机,掌控新一代机器人技术与市场的主导权。作为制造业大国和机器人大国,日本政府推出《机器人新战略》,旨在使机器人技术在日本得到极大产业化。2015年,我国机器人市场正式进入启动期。同时,2015年5月份国务院出台的《中国制造2025》也将机器人产业列为重点发展领域。机器人在解决劳动力不足、提高各领域工作效率、改进各领域工作质量等方面发挥着越来越显著的作用。随着机器人的更加智能化,机器人对各个领域将产生颠覆性的影响。
     
      发达国家为何纷纷将“机器人”上升为国家战略?
     
      英国知识产权局2014年的一份报告显示,从2004年到2013年机器人专利以3倍的速度递增,各国在过去的10年中发表了12万个机器人技术专利。机器人技术专利最多的国家是日本,为31%,美国排在第二位,为19%,其次是德国(17%)、中国(10%)、韩国(9%)、法国(3%)、英国(2%)。
     
      如果参照这份研究报告的话,除了我国之外,机器人六大强国依次为:日本、美国、德国、韩国、法国和英国。近三年来,这六个机器人强国陆续出台与机器人有关的国家战略,将机器人视为经济增长的推动力。例如:2012年,韩国发布《机器人未来战略2022》;2013年,美国发布《机器人发展路线图》,德国发布《工业4.0战略》,法国发布《机器人行动计划》;2014年,英国发布《机器人和自主系统战略2020》;2015年,日本发布《机器人新战略》。
     
      这些举措的背景之一是,伴随着快速发展的数字化以及网络技术、云计算技术的高级化,物与物通过网络相连接的物联网社会正在逐渐成为现实,机器人也将迎来巨大转机。欧美各国意识到了这个巨大的变化,开始谋划抢占新一轮工业革命的先机,掌控新一代机器人技术与市场的主导权。
     

     
      “机器人大国”日本发布的《机器人新战略》受到了世界各国的关注。伴随德国工业4.0时代的到来,生产制造领域的工业机器人将不断地升级为智能机器人。作为制造业大国和机器人大国,日本如坐针毡——如果不推出机器人国家战略规划的话,日本作为机器人大国的地位岌岌可危。2015年1月23日,日本政府公布了《机器人新战略》,旨在使机器人技术在日本得到极大产业化。
     
      1954年,美国人乔治·德沃尔首先提出了“工业机器人”的概念,并于1962年由美国Unimation和AMF公司实现批量生产进行销售。虽然工业机器人并不是诞生在日本,但是日本却将工业机器人发扬光大,并成为了当今世界最大的工业机器人王国。日本既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。
     
      美国在上世纪60年代制造了现实中的机器人,1967年日本川崎重工引进美国技术,此后伴随着日本汽车和电子制造业的崛起,工业机器人被大量引入汽车和电子制造业中。1980年代,德国才将工业机器人引入纺织业中。而上世纪80年代以来,日本机器人以制造业工厂应用为主,已然实现了迅速普及。尤其是,机器人在主要需求领域——汽车与电子制造产业中的安装使用,带动了生产效率的大幅提高。可以说,正是机器人应用,造就了20世纪80年代日本经济的辉煌。
     
      尽管日本依然保持“机器人大国”地位,但是,日本机器人的主要应用领域是制造业。在生产自动化过程中,基于生产的稳定性与节约劳动力成本的考虑,日本大量使用了机器人。假设日本对机器人的着眼点依然停留在制造业的话,必将落后于“网络化”“移动化”“智能化”的发展趋势,机器人领域的领先优势也将逐渐消失,甚至被边缘化。
     
      所以,日本要大力推动《机器人新战略》,用以实现三大目标。
     
      世界机器人创新基地——巩固机器人产业培育能力。增加产、学、官合作,增加用户与厂商的对接机会,诱发创新,同时推进人才培养、下一代技术研发,开展国际标准化等工作。
     
      世界第一的机器人应用国家。为了在制造、服务、医疗护理、基础设施、自然灾害应对、工程建设、农业等领域广泛使用机器人,在战略性推进机器人开发与应用的同时,打造应用机器人所需的环境。
     
      迈向世界领先的机器人新时代。物联网时代,数据的高级应用形成了数据驱动型社会。所以,所有物体都将通过网络互联,日常生活中将产生无数的大数据。进一步而言,数据本身也将是附加值的来源。因此,要随着数据驱动型社会的到来,制定着眼于机器人新时代的战略。
     
      日本政府认为,为实现这三大目标,要推进机器人相互联网、自律性存储数据、数据应用等规则,并积极申请国际标准。同时,平台安全以及标准化也是不可或缺的。日本政府计划从2015到2020年的5年间,最大限度应用包括政府制度改革在内的多种政策,扩大机器人开发投资,推进1000亿日元规模的机器人扶持项目,从而应对工业4.0,迎接第四次工业革命。届时,机器人不再是简单地替代人类劳动的概念,而是“与人之间形成互助互补的关系,与人一起创造高附加值的合作伙伴”。
     
      日本为何热衷于机器人?
     
      孙正义1957年出生于日本,国际知名投资人,软件银行集团董事长兼总裁,被全球商界誉为日本的“比尔盖茨+巴菲特”。1998年开始,孙正义投资阿里巴巴,成为阿里巴巴第一大股东。2014年9月16日,随着阿里巴巴成功赴美国上市,马云成为中国首富,孙正义则间接晋升为亚洲首富,财富净值涨至166亿美元。在日本经济30年几乎零增长局面之下,孙正义却惊世骇俗地断言:“(2050年)日本的经济竞争力将能够成为全球第一,日本将不再是‘日沉之国’,而将复活为‘日出之国’。”并表示,未来的投资重点方向将从“互联网”转向“机器人”。
     
      孙正义提出了一个日本经济复活方程式:“劳动生产率×就业人口=竞争力”,提升生产率要靠智能制造,而解决劳动人口问题,则要靠机器人。
     
      为此,孙正义提出了自己革命性的想法:大力发展机器人。他认为,日本2050年若能导入3000万个可24小时工作(3倍于工人)的工业机器人,就相当于增加了9000万制造业劳动人口,而支付给每台机器人的“平均月薪”仅为1.7万日元(约1000元人民币)。这无疑将让日本扭转劳动人口方面的劣势。或许,日本经济GDP真会在2050年成为全球第一?
     
      当然,孙正义并不仅仅盯着“工业机器人”,而是更加看好服务机器人的应用市场。孙正义认为:“电子产品一代是为数字技术而生,很小的时候就知道该怎么做。我的孙女不到一岁时就知道如何打开iPad来查看照片。若很小的时候就让他们与机器人交谈,长大后与机器人一起生活也会觉得很自然。”
     
      2015年2月,软银正式推出了备受外界瞩目的机器人Pepper。而且孙正义对Pepper采取的是开源研发策略,促进Pepper的扩展应用,与苹果创建“iPhone生态系统”异曲同工。
     
      2015年6月,阿里巴巴集团宣布同富士康及日本软银旗下机器人控股子公司达成战略合作,阿里及富士康分别向机器人公司注资145亿日元,并分别持股20%,而该公司生产的Pepper情感机器人将启动量产。互联网巨头的动态总是产业热点的风向标,此番马云投资机器人,也进一步刺激了市场对服务机器人的关注,不过服务机器人要从诱人的概念走向真实的市场需求,还有很长的路要走。业内将阿里投资机器人视为战略布局,认为其以此为开端将进军人工智能机器人产业。而马云在公开场合也表示,机器人产业有望在医疗、公共服务、研究和智能家居等方面成为催化科技突破的关键领域。
     
      马云、富士康和日本软银之间的合作互补性非常强。阿里巴巴的云计算能力及大数据是服务机器人的关键技术,富士康具备制造业龙头实力,而日本软银的Pepper机器人初期以日本作为目标市场,因为该地区老龄化特征决定了产品的需求性更强。
     
      “机器人”是《中国制造2025》的10大重点领域之一
     
      我国一些省市也在大规模搞“机器换人”。“机器换人”是以现代化、自动化的装备提升传统产业,推动技术红利替代人口红利。通过“机器换人”不仅能够提高劳动生产率、解决用工难题,还能提升职业健康和安全生产水平,将成为工业企业转型升级的必然选择。因此,各地纷纷出台“机器换人”行动计划。2013年11月,浙江嘉兴市发布《嘉兴市2014年度“机器换人”专项行动方案》;2013年12月,浙江杭州市发布《关于开展“机器换人”工作三年行动计划(2013~2015)》;2014年7月,佛山市顺德区发布《关于推进“机器代人”计划全面提升制造业竞争力实施办法》;2014年8月,东莞市政府发布《东莞市推进企业“机器换人”行动计划(2014~2016)》。通俗来讲,“机器换人”就是在用工紧张和资源有限的情况下,通过提升机器的办事效率,来提高企业的产出效益。
     

     
      美国波士顿咨询集团(BCG)发布报告称,对于中国这个全球制造业出口大国,工业机器人将为其节省约18%的劳动力成本。过去20年,受益于廉价劳动力,中国经济实现了快速发展,但现在正面临着工资上涨带来的挑战。经历长达18年的探索期,中国正在大踏步地跨入这个时刻。数据显示,2013年中国市场共销售工业机器人近3.7万台,约占全球销量的五分之一,总销量超过日本,成为全球第一大工业机器人市场。根据国际机器人联盟(IFR)的预测,到2020年,这个体系产业销售收入将达到3万亿元。
     
      在美国和日本,机器人产业已经发展了数十年,而我国起步较晚,经历了漫长的探索期之后,直到2015年才迎来重大发展转机。
     
      1996~1997年,发那科、安川电机等国际知名机器人企业开始进驻中国。经历了十多年的引进、消化、吸收和创新摸索,直到2012~2013年,国家级政策才开始密集出台,为市场启动期做好了准备。2012年4月,科技部印发《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》,要求把服务机器人产业培育成我国未来战略性新兴产业。专项规划将重点围绕“一个目标,三项突破,四大任务”进行部署:一个目标是指培育发展服务机器人新兴产业,促进智能制造装备技术发展;三项突破是指突破工艺技术、核心部件技术和通用集成平台技术;四大任务是指重点发展公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核心部件等。2012年5月,工信部出台了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》,围绕重大智能制造成套装备研发以及智能制造技术的推广应用,开发机器人感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件并实现产业化。2013年2月,发改委、财政部、工信部联合发布《关于组织实施2013年智能制造装备发展专项的通知》,重点支持数字化车间、智能测控系统与装置的研发应用、智能制造系统在典型领域的示范应用项目。2013年12月,工信部再度推出《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,计划到2020年,形成较为完善的工业机器人产业体系,培育3~5家具有国际竞争力的龙头企业和8~10个配套产业集群;工业机器人行业和企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强,高端产品市场占有率提高到45%以上,机器人密度(每万名员工使用机器人台数)达到100以上,基本满足国防建设、国民经济和社会发展需求;提出未来国产机器人应用的重点领域为汽车及零部件、纺织、物流、国防军工、制药、半导体、食品等行业。
     
      2014年6月,习近平总书记在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上,提到机器人革命及他的思考,机器人再次受到了政府、产业界、学术界等各方关注。
     
      2015年,我国机器人市场正式进入启动期。同时,2015年5月份国务院出台的《中国制造2025》也将机器人产业列为重点发展领域,并计划到2025年将我国机器人产业培育成为具有国际竞争力的先导产业,建立完善的机器人产业体系,成为世界领先的机器人研发、制造及系统集成中心,下一代机器人研发与产业化实现明显突破,具备自主知识产权的服务机器人实现批量规模生产,在人民生活社会服务和国防建设中普及应用。
     
      工业4.0带来机器人的进化
     
      2009~2012年欧洲深陷债务危机,德国经济却一枝独秀,依然坚挺。德国经济增长的动力来自其基础产业——制造业所维持的国际竞争力。对于德国而言,制造业是传统的经济增长动力,制造业的发展是德国工业增长不可或缺的因素,基于这一共识,德国政府倾力推动进一步的技术创新,其关键词是“工业4.0”。
     
      工业4.0的诞生背景。新一代信息通信技术的发展,催生了移动互联网、大数据、云计算、工业可编程控制器等的创新和应用,推动了制造业生产方式和发展模式的深刻变革。在这一过程中,尽管德国拥有世界一流的机器设备和装备制造业,尤其在嵌入式系统和自动化工程领域更是处于领军地位,但德国工业面临的挑战及其相对弱项也显而易见。一方面,机械设备领域的全球竞争日趋激烈,不仅美国积极重振制造业,亚洲的机械设备制造商也正在奋起直追,威胁着德国制造商在全球市场的地位。另一方面,互联网技术是德国工业的相对弱项。为了保持作为全球领先的装备制造供应商以及在嵌入式系统领域的优势,面对新一轮技术革命的挑战,德国推出“工业4.0”战略,其目的就是充分发挥德国的制造业基础及传统优势,大力推动物联网和服务互联网技术在制造业领域的应用,形成信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS),以便在向未来制造业迈进的过程中先发制人,与美国争夺新一轮工业革命的话语权。
     
      实施“工业4.0”战略是积极应对新一轮工业革命,争夺国际竞争力和话语权的重要举措。为此,德国的“工业4.0”战略详尽描绘了信息物理系统(CPS)概念。希望利用CPS系统,开创新的制造方式,通过传感器物联网紧密连接物理现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中,从而实现“智能工厂”,使得在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统。
     
      从某种意义上说,“工业4.0”是德国希望改变信息技术不断融入制造业所造成的支配地位。一旦制造业各个环节都被云计算接管,那么制造业还是制造业吗?所以,“工业4.0”希望用“信息物理系统”升级“智能工厂”中的“生产设备”,使生产设备因信息物理系统而获得智能,使工厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”。那时,云计算不过是制造业中的一个使用对象,不会成为掌控生产制造的中枢所在。
     
      在德国,“工业4.0”概念被认为是以智能制造为主导的第四次工业革命,旨在通过深度应用信息技术和网络物理系统等技术手段,将制造业向智能化转型。与美国的第三次工业革命说法不同,德国“工业4.0”认为,在制造业领域,将各种资源、信息、物品和人融合在一起,相互联网的众多CPS系统组成了“工业4.0”。CPS包括智能设备、数据存储系统和生产制造业务流程管理,从生产原材料采购到产品出厂,整个生产制造和物流管理过程,都基于信息技术实现数字化、可视化的智能制造。
     
      制造业内植入互联网,是深度应用互联网的无界限、全民化、信息化、传播速度快等特性,创新制造模式、整合生产资源、提升生产效率,从而促进制造业的转型升级。德国“工业4.0”是制造业互联网化的一个体现。具体而言,就是在“智能工厂”以“智能生产”方式制造“智能产品”,整个过程贯穿以“网络协同”。
     
      “工业3.0”与“工业4.0”的差别。“工业4.0”时代的智能化,是在“工业3.0”时代的自动化技术和架构的基础上,实现从集中式中央控制向分散式增强控制的生产模式的转变,利用传感器和互联网让生产设备互联,从而形成一个可以柔性生产的、满足个性化需求的大批量生产模式。
     
      20世纪70年代后期,自动控制系统开始用于生产制造之中。此后,许多工厂都在不断探索如何提高生产效率,如何提高生产质量以及生产的灵活性。一些工厂从机械制造的角度提出了机电一体化、管控一体化。机电一体化实现了流水线工艺,按顺序操作,为大批量生产提供了技术保障,提高了生产效率;管控一体化基于中央控制能够实现集中管理,一定程度上节约了生产制造的成本,提高了生产质量。但是,两者都无法解决生产制造的灵活性问题。
     
      如今,随着信息技术、计算机和通信技术的飞跃发展,人们对产品需求的变化,使得灵活性进一步成为生产制造领域面临的最大挑战。具体而言,由于技术的迅猛发展,产品更新换代频繁,产品的生命周期越来越短。对于制造业工厂来说,既要考虑对产品更新换代的快速响应能力,又要考虑因生命周期缩短而减少产品批量。随之而来的,是成本提升和价格压力问题。
     
      “工业4.0”则让生产灵活性的挑战成为新的机遇,将现有的自动化技术通过与迅速发展的互联网、物联网等信息技术相融合来解决柔性化生产问题。“个性化”是有针对性的、量身定制的代名词;“规模化”意味着大批量、重复生产。“工业4.0”时代的智能制造就是让“个性化”和“规模化”这两个在工业生产中相互矛盾的概念相互融合的生产方式,通过互联网技术手段让供应链上的各个环节更加紧密联系、高效协作,使得个性化产品能够以高效率的批量化方式生产,即大规模定制生产。
     
      通过比较,可以看出,大规模定制既保留了大规模生产的低成本和高速度,又具有定制生产的灵活性,将工业化和个性化比较完美地结合在了一起。大规模定制生产也是企业参与竞争的新方法,是制造业企业获得成功的一种新的思维模式。大规模定制以顾客愿意支付的价位和能获得一定利润的成本,来高效率地进行产品定制,满足顾客的个性化需要。
     
      定制产品由于更接近互联网时代的个性化需求,所以比标准化产品有更大的价值空间。此外,大规模定制生产通过互联网,使供应商、制造商、经销商以及顾客之间的关系更加紧密。借助互联网和电子商务平台进行大规模定制也可以实现消费者、经销商和制造商等多方的“满意”与“共赢”。
     
      更好地满足个性化需求,提高生产线的柔性是制造业长期追求的目标。而实现大规模定制,需要的是动态配置的生产方式。“工业4.0”报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人(工作站)能够通过网络实时访问所有相关信息,并根据信息内容,自主切换生产方式以及更换生产材料,从而调整成为最匹配的生产作业模式。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品提供不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送,杜绝整个链条中的浪费环节。与传统生产方式不同,动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中,都能够随时变更最初的设计方案。
     
      为此,“工业4.0”描绘的智能工厂中,固定的生产线概念消失了,采取了可以动态、有机地重新构成的模块化生产方式。例如,生产模块可以视为一个“信息物理系统(CPS)”,正在进行装配的汽车能够自动在生产模块间穿梭,接受所需的装配作业。其中,如果生产、零部件供给环节出现瓶颈,能够及时调度其他车型的生产资源或者零部件,继续进行生产。也就是为每个车型自动地选择适合的生产模块,进行动态的装配作业。在这种动态配置的生产方式下,可以发挥出MES原本的综合管理功能,能够动态管理设计、装配、测试整个生产流程,既保证了生产设备的运转效率,又可以使生产种类实现多样化。
     
      “工业4.0”描述的智能制造。自动化只是单纯的控制,智能化则是在控制的基础上,通过物联网传感器采集海量生产数据,通过互联网汇集到云计算数据中心,然后通过信息管理系统对大数据进行分析、挖掘,从而制定出正确的决策。这些决策附加给自动化设备的是“智能”,从而提高生产灵活性和资源利用率,增强顾客与商业合作伙伴之间的紧密关联度,并提升工业生产的商业价值。
     
      全球化分工使得各项生产要素加速流动,市场趋势变化和产品个性化需求对工厂的生产响应时间和柔性化生产能力提出了更高的要求。“工业4.0”时代,生产智能化通过基于信息化的机械、知识、管理和技能等多种要素的有机结合,从着手生产制造之前,就按照交货期、生产数量、优先级、工厂现有资源(人员、设备、物料)的有限生产能力,自动制订出科学的生产计划。从而提高生产效率,实现生产成本的大幅下降,同时实现产品多样性、缩短新产品开发周期,从而最终实现工厂运营的全面优化变革。
     
      传统制造业时代,材料、能源和信息是工厂生产的三个要素。传统制造业发展的历史,就是工厂利用材料、能源和信息进行物质生产的历史。材料、能源和信息领域的任何技术革命,必然导致生产方式的革命和生产力的飞跃发展。但是,随着移动互联网和云计算、大数据技术的发展,计算机到智能手机等移动终端的演进,越来越多功能强大的智能设备以无线方式实现了与互联网或设备之间的互联。由此衍生出物联网、服务互联网和数据网,推动着物理世界和信息世界以信息物理系统(CPS)的方式相融合。也可以说,是这种技术进步使得制造业领域实现了资源、信息、物品、设备和人的互通互联。
     
      通过互通互联,云计算、大数据这些新的互联网技术和以前的自动化技术结合在一起,生产工序实现纵向系统上的融合,生产设备和设备之间、工人与设备之间的合作,把整个工厂内部联结起来,形成信息物理系统,互相之间可以合作、可以响应,能够开展个性化的生产制造,可以调整产品的生产率,还可以调整利用资源的多少、大小,采用最节约资源的方式。
     
      而机器人的价值,最开始就是在工业领域普及而受到全球认可的。尤其是在汽车与电子制造产业中,机器人的安装使用,带动了生产效率的大幅提高。新一代信息通信技术的发展,催生了移动互联网、大数据、云计算、工业可编程控制器等的创新和应用,推动了制造业生产方式和发展模式的深刻变革。德国“工业4.0”战略,旨在通过深度应用信息技术和网络物理系统等技术手段,将制造业向智能化转型。
     
      生产制造领域的工业机器人也将成为智能制造的主力军,因为,制造业是机器人的主要应用领域。在生产过程自动化,例如,汽车产业、电子制造产业的大规模量产技术中,大量使用各种机器人。
     
      德国工业机器人的总数占世界第三位,仅次于日本和美国。机器人在德国制造业中的应用率相对较高,每四个就业岗位就有一个工业机器人。以往德国机器人产业化模式的主要特点在于分工合作,未来则是基于动态配置的生产方式,将具备一定智能的机器人个体,通过数据交互从而实现网络协同。
     
      案例1宝马汽车:机器人“接管工厂”
     
      机器人这一工业革命时代“标志性硬件”的普及,使工人得到了极大的解放。数据显示,在德国,平均每1万名工人就拥有273台机器人。
     
      德国汽车制造业生产设备的先进程度和智能程度远远超乎我们的想象。整个车间只有寥寥数名工人,一条条生产线旁,大量机器人有规律地忙碌着,恍如未来工厂。生产流程都被切分为许多非常细小的片段,每个片段都按照计算机程序的设定,严格遵循既定的顺序加工,片段之间用高精度的自动化传动机制联系起来,实现了柔性化生产,缩短了生产周期。
     
      据媒体报道,位于沈阳的宝马铁西工厂,机器人正在大规模进行接管。目前该工厂的车身车间就已经有642台机器人,每个机器人有自己明确的工作职责,它们在不同的生产线上专业且吃苦耐劳地忙碌着。从楼上望下去,整个车间几乎看不到工人。
     
      据说德国制造业有一个根深蒂固的观念,工人总是无法避免出错,为此,他们想到把每个工序都分解成机器能执行的细小任务,让永不出错的机器人来完成。也就是,未来工厂将完全由机器自己生产,而人的作用只是做程序设计,下达生产指令,维持生产线的高效可靠运转。
     
      案例2库卡机器人:让机器人生产机器人
     
      在工业4.0之下,工业机器人将推动生产制造向灵活化和个性化方向转型,高级灵活的全自动化生产要求机器人完全集成到生产流程中。这使德国最大的机器人公司——库卡迎来了重要的发展机遇。库卡是全球汽车工业中工业机器人领域龙头之一,纯工业机器人公司,目前的年产量超过1.5万台,至今已在全球安装了超过15万台工业机器人。
     
      库卡公司在一定程度上,代表了德国机器人的最高水准,也是德国总理默克尔向外界推介的工业4.0案例。库卡公司的产品是机器人,而本身的生产线上也都是机器人在执行生产,所以就诞生了“由机器人生产机器人”的现象。库卡工作人员曾经介绍说,库卡生产的工业机器人,他们自己就是第一个客户,凭借先进的机器人制造技术,库卡已经实现了高度生产自动化,整个工厂随处可见挥舞着的巨大手臂,却少见人类存在。
     
      “机器人+”时代,你的生活会有哪些翻天覆地的变化?

      机器人在解决劳动力不足、提高各领域工作效率、改进各领域工作质量等方方面面发挥着越来越显著的作用。
     
      五大动力正在推动“机器人+”时代的提前到来。第一,人口红利消失,劳动力越来越少,人力成本越来越高。工业、农业等领域都需要利用机器人改变依赖密集型廉价劳动力的生产模式。第二,老龄化社会到来,人类寿命越来越长,生活质量需求越来越高。医疗、生活、教育等领域都需要利用智能化机器人提供优质服务,弥补老龄化服务领域所缺少的人力资源。第三,自然灾害和局部战争频繁发生,人类需要机器人代替人来执行救灾救护任务。第四,随着电子商务和交通运输的进步,人员流动、货物流动越来越多,需要机器人来承担代步或者代工的任务。第五,科技的进步,使人类不断地“上天入海”,机器人为此充当了“前锋”。
     
      “互联网+”之所以不是“+互联网”,是因为不再将互联网当作提升信息化或者促进实时交流的工具,而是通过互联网对各行各业进行升级改造。在我国,机器人早已被应用于汽车、电子等制造业领域,大多从事一些简单重复性工作。目前,同“互联网+”一样,把机器人只当作是一种生产工具的定义已经过时。
     
      “互联网+”是网络虚拟技术(信息世界)对传统产业的升级改造,“机器人+”是现实硬件技术(物理世界)对传统产业的推动手段。只有将“机器+”将与“互联网+”结合,形成“软硬叠加”,才能引发新的产业变革,在各个方面促进提高劳动生产效率,提升产品或服务质量。
     
      机器人可以人性化交互、移动式控制,还可以组件化成长,加载多种功能的组件。基于以上三个特点,机器人一定是未来各个领域的核心中枢,具体内容下文将会涉及。
     
      此外,机器人在另外一些应用领域的前景也值得关注,比如:海底管道安装、检修与维护机器人;海底石油管道泄漏抢险机器人;海底打捞与作业机器人;地震搜救与作业机器人;井喷救灾机器人;核电维护、退役与救灾机器人;消防救援机器人;外星探测与作业机器人;山地运载机器人;小区安保机器人;建筑作业机器人等。
     
      2007年,比尔·盖茨曾经在《环球科学》中撰写一篇题为《机器人将彻底改变人类的生活方式》的文章,向世界预言:机器人将与30年前的个人电脑一样迈入家家户户,彻底改变人类的生活方式。
     
      机械的使用放大并延伸了人的“体力”,计算机的使用提升了“脑力”,机器人的使用将进一步协助人类、代替人类、拓展人类的综合能力——你的生活即将发生翻天覆地的变化!
     
      “机器人+”能加什么?
     
      如今,快速发展的物联网技术可以让机器人感知周边环境;云计算技术可以让机器人面对人类生活环境的多样性,实现自我学习、协同工作;大数据技术能够让机器人进行智能决策,而人工智能的发展,终于让机器人真正的智能起来了。
     
      所以,随着机器人越来越智能,机器人也将在各个领域发挥重大作用。
     
      机器人+工业:智能工厂的主力军。“招工难”已成为近年的普遍现象,特别是在劳动密集型企业表现尤为突出,北京、上海、深圳、广州等一线城市劳动力市场频现“用工荒”。而一个机器人则相当于三个人。因为,工人是8小时工作制,而机器人可以24小时不间断工作。
     
      另一方面,数据显示,2000年以来,我国城镇单位就业人员平均工资始终保持每年10%以上的增长,2013年全国城镇非私营单位就业人员年平均工资达到51474元,与2012年相比名义增长了10.1%。而机器人则不需要支付工资。如果按照购买价格除以使用年限来计算“工资”的话,相当于每月不到1000元的工资成本。
     
      “机器换人”是以现代化、自动化的装备提升传统产业,推动技术红利替代人口红利。“机器换人”不仅能够提高劳动生产率、解决用工难题,还能提升职业健康和安全生产水平,终将成为工业企业转型升级的必然选择。
     
      机器人+农业:科学种田的好帮手。由机器人技术带动的农业升级,正在为农民生活改善打开新空间。农业机器人除了可以从事种植、打农药、收割等田地作业之外,还可以在畜牧养殖业、林业中发挥重要作用(比如奶牛的挤奶工作、粪便处理工作;林业中的植树造林、伐木等工作)。
     
      机器人+农业,将给农业带来一场新的变革。机器人+农业模式主要以机器人技术为支撑,将信息技术进行综合集成,集感知、传输、控制、作业为一体,将农业的标准化、规范化大大向前推进了一步,不仅节省了人力成本,也提高了品质控制能力,增强了自然风险抗击能力。
     
      机器人+农业,通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术将农作物与物联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。在美国,80%的大农场已普及农业物联网技术,农场主通过高度自动化的大型农业机器人,3个人可完成1万英亩的土地管理和玉米收割,效率远远超越人力。
     
      机器人+医疗:不受心情左右的医生。最近,美国有媒体报道,医疗机构是不是采用手术机器人做手术已经成为“是否是高档医院”的判断标准之一。目前,美国前列腺摘除手术有80%应用手术机器人来实施。而市场份额最大的美国直觉外科手术公司(IntuitiveSurgical)的手术机器人“达芬奇”截至2014年6月已经在全球有3100多部的应用。
     
      手术机器人市场实际上被美国直觉外科手术公司所垄断。正因为是垄断市场,所以“达芬奇”手术机器人的售价很高。一个四只手臂的“达芬奇”机器人需要1千万元左右。除了机器人本身售价之外,专用的手术钳每个也要2万元,机器人每年的维护费用还需要一百多万元。
     
      在机器人+医疗时代,类似“达芬奇”的医疗外科手术机器人系统不断发展,从理论和应用上也提出了许多有待进一步深入研究的问题,特别是适用于外科手术的机器人系统设计,系统集成和临床应用研究。各国政府不仅希望医疗外科机器人系统的研究能为疾病的治疗带来方便,产生良好的社会效益,而且进一步希望医疗机器人系统的研究能形成一个新的经济增长点,带动机器人+医疗相关的产业发展,获得良好的经济效益。
     
      机器人+教育:海量知识的讲师。机器人+教育是指由机器人厂商专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人。
     
      在教育过程中,引入机器人,不仅能够打破课堂上单一枯燥乏味的教学现状,更能丰富教学内容,拓展教学手段。法国Aldebaran公司的NAO机器人就是这样一款教育机器人。它拥有着讨人喜欢的外形,而且具备一定水平的人工智能,能够与学生亲切互动。机器人+教育,通常是有趣、有挑战性和能激发想象力的。在教育过程中,机器人作为教与学的得力助手,正在创造着未来的教育方式。
     
      机器人+生活:任劳任怨做家务。机器人已开始进入家庭和办公室,用于代替人从事清扫、洗刷、守卫、做饭、照料老人小孩、接待客人、接打电话、打印文件等工作。酒店售货和餐厅服务机器人、炊事机器人和机器人保姆也已经陆续诞生了。
     
      机器人+交通:永不相撞的汽车。智能交通技术的应用,已经显著改变了交通的面貌。当无人驾驶时代到来之后,交通就会变得更加智能、精细。无人驾驶汽车都通过网络调度,利用大数据精准分析,不再拥堵,永不相撞……所有这些变化,都有一个指向:机器人+交通,同时,无人驾驶汽车本身就是一个智能汽车机器人。
     
      当前的汽车或许不再是一个“机械”,而是一个由传感器、天线、接收器、显示仪等众多的电子零部件组成的“电子产品”。2010年6月日本政府推出了《新一代汽车战略2010》,该战略将汽车定位为“信息通信的一个终端”。此前,欧美将汽车定位为“蓄电池”。随着互联网,尤其是移动互联网的发展,汽车开始与更多的外围设备、外围系统互动,传递信息、共享信息。通过与智能交通系统(ITS)联网,可以实时获取交通信息、道路以及加油站信息等;通过接收卫星导航,实现丰富的定位信息服务;通过智能手机、平板电脑等外围设备实现更加具有扩展性的应用。汽车已经从一个“电子产品”进一步变身为一个“网络产品”。
     
      未来,除了传感器技术、软件信息处理能力的提升等各种技术进步之外,深度学习等人工智能技术(图像与语音识别,机械学习)的跨越式发展,也推动智能汽车自身能力进一步提升,使无人驾驶能为可能。也就是说,汽车的概念也将发生变化——汽车将从单体行驶向自主学习、网络调度的智能汽车机器人发展。
     
      机器人+物流:从分拣、搬运到送货。未来物流业的发展同样离不开机器人技术的支持,机器人技术在物流作业过程中发挥着越来越重要的作用,将成为引领现代物流业发展趋势的重要因素。
     
      美国电子商务巨头Amazon公司的庞大物流配送中心有几万名员工工作,每天处理着来来往往的订单。2012年,Amazon以7.75亿美元收购了面向物流行业的机器人制造厂商KivaSystems公司。这表明Amazon正非常认真地思考机器人+物流带来的竞争力与优越性。
     
      机器人+海洋:深海作业的永动机。海洋科考离不开高科技的支撑,也离不开尖端装备的支持——水下机器人应运而生,它能够使人们以更多的创新方式去探索海洋世界,成本低而效率高。专业资料显示,水下机器人有一个庞大的“家族”,其中载人潜水器(HOV)、缆潜水器(ROV)、无人自治潜水器(AUV)和自治遥控潜水器(ARV)是目前四类最重要的潜水器。
     
      当然,深海探险只是一个方面。在未来,水下机器人会有更广阔的空间。
     
      机器人+航天:宇航员的新同事。空间机器人正是当前各个国家竞相创新的新领域机器人之一,它汇集机械学、电子学、力学、通信、自动控制、信息科学、人工智能和计算机等多门学科为一体,是应用在宇宙空间中的一类特殊服务机器人。
     
      2011年2月25日,美国“发现”号航天飞机把世界上第一台R2(“机器宇航员2号”,Robonaut2)运送到国际空间站,主要用于维护空间站内实验室并完成一系列测试,为今后更为先进的太空机器人承担更为繁重的任务来铺路。R2走进国际空间站,标志着太空机器人由此进入了智能太空机器人的新时代。
     
      可以说,机器人+航天为人类展现了利用太空的无限美好前景。在未来的空间活动中,将有大量的空间加工、空间生产、空间装配、空间科学实验和空间维修等工作要做,空间机器人也将发挥更大的作用。
     
      机器人+救灾:永不停歇的队员。地震、火灾、矿难等灾难发生后,在废墟中搜寻幸存者,并尽快救出被困者是救援人员面临的紧迫任务。尤其是超过48小时后被困在废墟中的幸存者存活的概率变得越来越低。因此,如何在黄金救援时间内,尽可能搜救更多的被困者,成为了救灾工作的重点和难点。但是,往往由于灾难现场情况复杂,在救援人员自身安全得不到保证的情况下是很难进入现场开展救援工作。同时,废墟中形成的狭小空间使搜救人员甚至搜救犬难以进入。
     
      欧洲极为重视灾难搜救机器人的研究工作。比较著名的一个项目就是伊卡洛斯(ICARUS)项目。ICARUS项目于2012年2月启动,由欧盟第七科技框架计划(FP7)资助1.75千万欧元,旨在研发发生自然灾害后的搜集机器人。海地大地震(2010年)、日本东部大地震(2011年)等重大自然灾害发生时,对受灾群体的探索和救助往往是最紧迫的事情。而实验室研发的机器人技术往往却派不上用场。为此,ICARUS项目才将可用于自然灾害现场的救灾机器人开发视为重点。据了解,欧洲24个国家参与到了这个项目之中,计划用时4年进行研发与测试。
     
      机器人+军事:服从命令听从指挥。美国军用机器人开发与应用涵盖陆、海、空、天等各兵种,是世界唯一具有综合开发、试验和实战应用能力的国家。美国国防部现正在部署研制智能机器人的集成作战系统(FCS)的计划,用于提升海陆空军事系统实力,包括四大类机器人:用于监视、勘察导弹的无人驾驶飞行器(UAV);用于深入士兵无法进入的危险领域获取信息的小型无人地面车辆(UGV);在战斗中负责补充作战物资的多功能后勤保障机器人(MULE);运输功能强大的武装平台和运输复杂的侦查设备的武装机器人战车(ARV)。
     
      军用机器人在美国受到空前的重视和大规模应用。美国的军用机器人已经深度参与伊拉克和阿富汗的维和活动之中,有超过25000个机器人部署在地面或空中系统。同时,数据显示,美国有超过50%以上的飞行员介入空军无人驾驶系统而不是成为传统的飞行员。
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