導(dǎo)讀： 機(jī)器人在解決勞動力不足、提高各領(lǐng)域工作效率、改進(jìn)各領(lǐng)域工作質(zhì)量等方面發(fā)揮著越來越顯著的作用。隨著機(jī)器人的更加智能化，機(jī)器人對各個領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生顛覆性的影響。

 

　　伴隨著快速發(fā)展的數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計算技術(shù)的高級化，物與物通過網(wǎng)絡(luò)相連接的物聯(lián)網(wǎng)社會正在逐漸成為現(xiàn)實，機(jī)器人也將迎來巨大轉(zhuǎn)機(jī)。歐美各國意識到了這個巨大的變化，開始謀劃搶占新一輪工業(yè)革命的先機(jī)，掌控新一代機(jī)器人技術(shù)與市場的主導(dǎo)權(quán)。作為制造業(yè)大國和機(jī)器人大國，日本政府推出《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，旨在使機(jī)器人技術(shù)在日本得到極大產(chǎn)業(yè)化。2015年，我國機(jī)器人市場正式進(jìn)入啟動期。同時，2015年5月份國務(wù)院出臺的《中國制造2025》也將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。機(jī)器人在解決勞動力不足、提高各領(lǐng)域工作效率、改進(jìn)各領(lǐng)域工作質(zhì)量等方面發(fā)揮著越來越顯著的作用。隨著機(jī)器人的更加智能化，機(jī)器人對各個領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生顛覆性的影響。

 

　　發(fā)達(dá)國家為何紛紛將“機(jī)器人”上升為國家戰(zhàn)略？

 

　　英國知識產(chǎn)權(quán)局2014年的一份報告顯示，從2004年到2013年機(jī)器人專利以3倍的速度遞增，各國在過去的10年中發(fā)表了12萬個機(jī)器人技術(shù)專利。機(jī)器人技術(shù)專利最多的國家是日本，為31%，美國排在第二位，為19%，其次是德國（17%）、中國（10%）、韓國（9%）、法國（3%）、英國（2%）。

 

　　如果參照這份研究報告的話，除了我國之外，機(jī)器人六大強(qiáng)國依次為：日本、美國、德國、韓國、法國和英國。近三年來，這六個機(jī)器人強(qiáng)國陸續(xù)出臺與機(jī)器人有關(guān)的國家戰(zhàn)略，將機(jī)器人視為經(jīng)濟(jì)增長的推動力。例如：2012年，韓國發(fā)布《機(jī)器人未來戰(zhàn)略2022》；2013年，美國發(fā)布《機(jī)器人發(fā)展路線圖》，德國發(fā)布《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》，法國發(fā)布《機(jī)器人行動計劃》；2014年，英國發(fā)布《機(jī)器人和自主系統(tǒng)戰(zhàn)略2020》；2015年，日本發(fā)布《機(jī)器人新戰(zhàn)略》。

 

　　這些舉措的背景之一是，伴隨著快速發(fā)展的數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計算技術(shù)的高級化，物與物通過網(wǎng)絡(luò)相連接的物聯(lián)網(wǎng)社會正在逐漸成為現(xiàn)實，機(jī)器人也將迎來巨大轉(zhuǎn)機(jī)。歐美各國意識到了這個巨大的變化，開始謀劃搶占新一輪工業(yè)革命的先機(jī)，掌控新一代機(jī)器人技術(shù)與市場的主導(dǎo)權(quán)。

 

 

　　“機(jī)器人大國”日本發(fā)布的《機(jī)器人新戰(zhàn)略》受到了世界各國的關(guān)注。伴隨德國工業(yè)4.0時代的到來，生產(chǎn)制造領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人將不斷地升級為智能機(jī)器人。作為制造業(yè)大國和機(jī)器人大國，日本如坐針氈——如果不推出機(jī)器人國家戰(zhàn)略規(guī)劃的話，日本作為機(jī)器人大國的地位岌岌可危。2015年1月23日，日本政府公布了《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，旨在使機(jī)器人技術(shù)在日本得到極大產(chǎn)業(yè)化。

 

　　1954年，美國人喬治·德沃爾首先提出了“工業(yè)機(jī)器人”的概念，并于1962年由美國Unimation和AMF公司實現(xiàn)批量生產(chǎn)進(jìn)行銷售。雖然工業(yè)機(jī)器人并不是誕生在日本，但是日本卻將工業(yè)機(jī)器人發(fā)揚(yáng)光大，并成為了當(dāng)今世界最大的工業(yè)機(jī)器人王國。日本既是工業(yè)機(jī)器人的最大制造國也是最大消費(fèi)國。

 

　　美國在上世紀(jì)60年代制造了現(xiàn)實中的機(jī)器人，1967年日本川崎重工引進(jìn)美國技術(shù)，此后伴隨著日本汽車和電子制造業(yè)的崛起，工業(yè)機(jī)器人被大量引入汽車和電子制造業(yè)中。1980年代，德國才將工業(yè)機(jī)器人引入紡織業(yè)中。而上世紀(jì)80年代以來，日本機(jī)器人以制造業(yè)工廠應(yīng)用為主，已然實現(xiàn)了迅速普及。尤其是，機(jī)器人在主要需求領(lǐng)域——汽車與電子制造產(chǎn)業(yè)中的安裝使用，帶動了生產(chǎn)效率的大幅提高?？梢哉f，正是機(jī)器人應(yīng)用，造就了20世紀(jì)80年代日本經(jīng)濟(jì)的輝煌。

 

　　盡管日本依然保持“機(jī)器人大國”地位，但是，日本機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域是制造業(yè)。在生產(chǎn)自動化過程中，基于生產(chǎn)的穩(wěn)定性與節(jié)約勞動力成本的考慮，日本大量使用了機(jī)器人。假設(shè)日本對機(jī)器人的著眼點(diǎn)依然停留在制造業(yè)的話，必將落后于“網(wǎng)絡(luò)化”“移動化”“智能化”的發(fā)展趨勢，機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢也將逐漸消失，甚至被邊緣化。

 

　　所以，日本要大力推動《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，用以實現(xiàn)三大目標(biāo)。

 

　　世界機(jī)器人創(chuàng)新基地——鞏固機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育能力。增加產(chǎn)、學(xué)、官合作，增加用戶與廠商的對接機(jī)會，誘發(fā)創(chuàng)新，同時推進(jìn)人才培養(yǎng)、下一代技術(shù)研發(fā)，開展國際標(biāo)準(zhǔn)化等工作。

 

　　世界第一的機(jī)器人應(yīng)用國家。為了在制造、服務(wù)、醫(yī)療護(hù)理、基礎(chǔ)設(shè)施、自然災(zāi)害應(yīng)對、工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域廣泛使用機(jī)器人，在戰(zhàn)略性推進(jìn)機(jī)器人開發(fā)與應(yīng)用的同時，打造應(yīng)用機(jī)器人所需的環(huán)境。

 

　　邁向世界領(lǐng)先的機(jī)器人新時代。物聯(lián)網(wǎng)時代，數(shù)據(jù)的高級應(yīng)用形成了數(shù)據(jù)驅(qū)動型社會。所以，所有物體都將通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，日常生活中將產(chǎn)生無數(shù)的大數(shù)據(jù)。進(jìn)一步而言，數(shù)據(jù)本身也將是附加值的來源。因此，要隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動型社會的到來，制定著眼于機(jī)器人新時代的戰(zhàn)略。

 

　　日本政府認(rèn)為，為實現(xiàn)這三大目標(biāo)，要推進(jìn)機(jī)器人相互聯(lián)網(wǎng)、自律性存儲數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)應(yīng)用等規(guī)則，并積極申請國際標(biāo)準(zhǔn)。同時，平臺安全以及標(biāo)準(zhǔn)化也是不可或缺的。日本政府計劃從2015到2020年的5年間，最大限度應(yīng)用包括政府制度改革在內(nèi)的多種政策，擴(kuò)大機(jī)器人開發(fā)投資，推進(jìn)1000億日元規(guī)模的機(jī)器人扶持項目，從而應(yīng)對工業(yè)4.0，迎接第四次工業(yè)革命。屆時，機(jī)器人不再是簡單地替代人類勞動的概念，而是“與人之間形成互助互補(bǔ)的關(guān)系，與人一起創(chuàng)造高附加值的合作伙伴”。

 

　　日本為何熱衷于機(jī)器人？

 

　　孫正義1957年出生于日本，國際知名投資人，軟件銀行集團(tuán)董事長兼總裁，被全球商界譽(yù)為日本的“比爾蓋茨+巴菲特”。1998年開始，孫正義投資阿里巴巴，成為阿里巴巴第一大股東。2014年9月16日，隨著阿里巴巴成功赴美國上市，馬云成為中國首富，孫正義則間接晉升為亞洲首富，財富凈值漲至166億美元。在日本經(jīng)濟(jì)30年幾乎零增長局面之下，孫正義卻驚世駭俗地斷言：“（2050年）日本的經(jīng)濟(jì)競爭力將能夠成為全球第一，日本將不再是‘日沉之國’，而將復(fù)活為‘日出之國’。”并表示，未來的投資重點(diǎn)方向?qū)?ldquo;互聯(lián)網(wǎng)”轉(zhuǎn)向“機(jī)器人”。

 

　　孫正義提出了一個日本經(jīng)濟(jì)復(fù)活方程式：“勞動生產(chǎn)率×就業(yè)人口＝競爭力”，提升生產(chǎn)率要靠智能制造，而解決勞動人口問題，則要靠機(jī)器人。

 

　　為此，孫正義提出了自己革命性的想法：大力發(fā)展機(jī)器人。他認(rèn)為，日本2050年若能導(dǎo)入3000萬個可24小時工作（3倍于工人）的工業(yè)機(jī)器人，就相當(dāng)于增加了9000萬制造業(yè)勞動人口，而支付給每臺機(jī)器人的“平均月薪”僅為1.7萬日元（約1000元人民幣）。這無疑將讓日本扭轉(zhuǎn)勞動人口方面的劣勢?；蛟S，日本經(jīng)濟(jì)GDP真會在2050年成為全球第一？

 

　　當(dāng)然，孫正義并不僅僅盯著“工業(yè)機(jī)器人”，而是更加看好服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用市場。孫正義認(rèn)為：“電子產(chǎn)品一代是為數(shù)字技術(shù)而生，很小的時候就知道該怎么做。我的孫女不到一歲時就知道如何打開iPad來查看照片。若很小的時候就讓他們與機(jī)器人交談，長大后與機(jī)器人一起生活也會覺得很自然。”

 

　　2015年2月，軟銀正式推出了備受外界矚目的機(jī)器人Pepper。而且孫正義對Pepper采取的是開源研發(fā)策略，促進(jìn)Pepper的擴(kuò)展應(yīng)用，與蘋果創(chuàng)建“iPhone生態(tài)系統(tǒng)”異曲同工。

 

　　2015年6月，阿里巴巴集團(tuán)宣布同富士康及日本軟銀旗下機(jī)器人控股子公司達(dá)成戰(zhàn)略合作，阿里及富士康分別向機(jī)器人公司注資145億日元，并分別持股20%，而該公司生產(chǎn)的Pepper情感機(jī)器人將啟動量產(chǎn)。互聯(lián)網(wǎng)巨頭的動態(tài)總是產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)的風(fēng)向標(biāo)，此番馬云投資機(jī)器人，也進(jìn)一步刺激了市場對服務(wù)機(jī)器人的關(guān)注，不過服務(wù)機(jī)器人要從誘人的概念走向真實的市場需求，還有很長的路要走。業(yè)內(nèi)將阿里投資機(jī)器人視為戰(zhàn)略布局，認(rèn)為其以此為開端將進(jìn)軍人工智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。而馬云在公開場合也表示，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有望在醫(yī)療、公共服務(wù)、研究和智能家居等方面成為催化科技突破的關(guān)鍵領(lǐng)域。

 

　　馬云、富士康和日本軟銀之間的合作互補(bǔ)性非常強(qiáng)。阿里巴巴的云計算能力及大數(shù)據(jù)是服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，富士康具備制造業(yè)龍頭實力，而日本軟銀的Pepper機(jī)器人初期以日本作為目標(biāo)市場，因為該地區(qū)老齡化特征決定了產(chǎn)品的需求性更強(qiáng)。

 

　　“機(jī)器人”是《中國制造2025》的10大重點(diǎn)領(lǐng)域之一

 

　　我國一些省市也在大規(guī)模搞“機(jī)器換人”。“機(jī)器換人”是以現(xiàn)代化、自動化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動技術(shù)紅利替代人口紅利。通過“機(jī)器換人”不僅能夠提高勞動生產(chǎn)率、解決用工難題，還能提升職業(yè)健康和安全生產(chǎn)水平，將成為工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。因此，各地紛紛出臺“機(jī)器換人”行動計劃。2013年11月，浙江嘉興市發(fā)布《嘉興市2014年度“機(jī)器換人”專項行動方案》；2013年12月，浙江杭州市發(fā)布《關(guān)于開展“機(jī)器換人”工作三年行動計劃（2013～2015）》；2014年7月，佛山市順德區(qū)發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“機(jī)器代人”計劃全面提升制造業(yè)競爭力實施辦法》；2014年8月，東莞市政府發(fā)布《東莞市推進(jìn)企業(yè)“機(jī)器換人”行動計劃（2014～2016）》。通俗來講，“機(jī)器換人”就是在用工緊張和資源有限的情況下，通過提升機(jī)器的辦事效率，來提高企業(yè)的產(chǎn)出效益。
 

 

　　美國波士頓咨詢集團(tuán)（BCG）發(fā)布報告稱，對于中國這個全球制造業(yè)出口大國，工業(yè)機(jī)器人將為其節(jié)省約18％的勞動力成本。過去20年，受益于廉價勞動力，中國經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)了快速發(fā)展，但現(xiàn)在正面臨著工資上漲帶來的挑戰(zhàn)。經(jīng)歷長達(dá)18年的探索期，中國正在大踏步地跨入這個時刻。數(shù)據(jù)顯示，2013年中國市場共銷售工業(yè)機(jī)器人近3.7萬臺，約占全球銷量的五分之一，總銷量超過日本，成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）的預(yù)測，到2020年，這個體系產(chǎn)業(yè)銷售收入將達(dá)到3萬億元。

 

　　在美國和日本，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，而我國起步較晚，經(jīng)歷了漫長的探索期之后，直到2015年才迎來重大發(fā)展轉(zhuǎn)機(jī)。

 

　　1996～1997年，發(fā)那科、安川電機(jī)等國際知名機(jī)器人企業(yè)開始進(jìn)駐中國。經(jīng)歷了十多年的引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新摸索，直到2012～2013年，國家級政策才開始密集出臺，為市場啟動期做好了準(zhǔn)備。2012年4月，科技部印發(fā)《服務(wù)機(jī)器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，要求把服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育成我國未來戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。專項規(guī)劃將重點(diǎn)圍繞“一個目標(biāo)，三項突破，四大任務(wù)”進(jìn)行部署：一個目標(biāo)是指培育發(fā)展服務(wù)機(jī)器人新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)智能制造裝備技術(shù)發(fā)展；三項突破是指突破工藝技術(shù)、核心部件技術(shù)和通用集成平臺技術(shù)；四大任務(wù)是指重點(diǎn)發(fā)展公共安全機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、仿生機(jī)器人平臺和模塊化核心部件等。2012年5月，工信部出臺了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，圍繞重大智能制造成套裝備研發(fā)以及智能制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，開發(fā)機(jī)器人感知系統(tǒng)、智能儀表等典型的智能測控裝置和部件并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2013年2月，發(fā)改委、財政部、工信部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于組織實施2013年智能制造裝備發(fā)展專項的通知》，重點(diǎn)支持?jǐn)?shù)字化車間、智能測控系統(tǒng)與裝置的研發(fā)應(yīng)用、智能制造系統(tǒng)在典型領(lǐng)域的示范應(yīng)用項目。2013年12月，工信部再度推出《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，計劃到2020年，形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，培育3～5家具有國際競爭力的龍頭企業(yè)和8～10個配套產(chǎn)業(yè)集群；工業(yè)機(jī)器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國際競爭能力明顯增強(qiáng)，高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上，機(jī)器人密度（每萬名員工使用機(jī)器人臺數(shù)）達(dá)到100以上，基本滿足國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需求；提出未來國產(chǎn)機(jī)器人應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域為汽車及零部件、紡織、物流、國防軍工、制藥、半導(dǎo)體、食品等行業(yè)。

 

　　2014年6月，習(xí)近平總書記在中國科學(xué)院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上，提到機(jī)器人革命及他的思考，機(jī)器人再次受到了政府、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界等各方關(guān)注。

 

　　2015年，我國機(jī)器人市場正式進(jìn)入啟動期。同時，2015年5月份國務(wù)院出臺的《中國制造2025》也將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，并計劃到2025年將我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育成為具有國際競爭力的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，建立完善的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，成為世界領(lǐng)先的機(jī)器人研發(fā)、制造及系統(tǒng)集成中心，下一代機(jī)器人研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)明顯突破，具備自主知識產(chǎn)權(quán)的服務(wù)機(jī)器人實現(xiàn)批量規(guī)模生產(chǎn)，在人民生活社會服務(wù)和國防建設(shè)中普及應(yīng)用。

 

　　工業(yè)4.0帶來機(jī)器人的進(jìn)化

 

　　2009～2012年歐洲深陷債務(wù)危機(jī)，德國經(jīng)濟(jì)卻一枝獨(dú)秀，依然堅挺。德國經(jīng)濟(jì)增長的動力來自其基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長動力，制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)增長不可或缺的因素，基于這一共識，德國政府傾力推動進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新，其關(guān)鍵詞是“工業(yè)4.0”。

 

　　工業(yè)4.0的誕生背景。新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，催生了移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、工業(yè)可編程控制器等的創(chuàng)新和應(yīng)用，推動了制造業(yè)生產(chǎn)方式和發(fā)展模式的深刻變革。在這一過程中，盡管德國擁有世界一流的機(jī)器設(shè)備和裝備制造業(yè)，尤其在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程領(lǐng)域更是處于領(lǐng)軍地位，但德國工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及其相對弱項也顯而易見。一方面，機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域的全球競爭日趨激烈，不僅美國積極重振制造業(yè)，亞洲的機(jī)械設(shè)備制造商也正在奮起直追，威脅著德國制造商在全球市場的地位。另一方面，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是德國工業(yè)的相對弱項。為了保持作為全球領(lǐng)先的裝備制造供應(yīng)商以及在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的優(yōu)勢，面對新一輪技術(shù)革命的挑戰(zhàn)，德國推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，其目的就是充分發(fā)揮德國的制造業(yè)基礎(chǔ)及傳統(tǒng)優(yōu)勢，大力推動物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，形成信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS），以便在向未來制造業(yè)邁進(jìn)的過程中先發(fā)制人，與美國爭奪新一輪工業(yè)革命的話語權(quán)。

 

　　實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是積極應(yīng)對新一輪工業(yè)革命，爭奪國際競爭力和話語權(quán)的重要舉措。為此，德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略詳盡描繪了信息物理系統(tǒng)（CPS）概念。希望利用CPS系統(tǒng)，開創(chuàng)新的制造方式，通過傳感器物聯(lián)網(wǎng)緊密連接物理現(xiàn)實世界，將網(wǎng)絡(luò)空間的高級計算能力有效運(yùn)用于現(xiàn)實世界中，從而實現(xiàn)“智能工廠”，使得在生產(chǎn)制造過程中，與設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。

 

　　從某種意義上說，“工業(yè)4.0”是德國希望改變信息技術(shù)不斷融入制造業(yè)所造成的支配地位。一旦制造業(yè)各個環(huán)節(jié)都被云計算接管，那么制造業(yè)還是制造業(yè)嗎？所以，“工業(yè)4.0”希望用“信息物理系統(tǒng)”升級“智能工廠”中的“生產(chǎn)設(shè)備”，使生產(chǎn)設(shè)備因信息物理系統(tǒng)而獲得智能，使工廠成為一個實現(xiàn)自律分散型系統(tǒng)的“智能工廠”。那時，云計算不過是制造業(yè)中的一個使用對象，不會成為掌控生產(chǎn)制造的中樞所在。

 

　　在德國，“工業(yè)4.0”概念被認(rèn)為是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，旨在通過深度應(yīng)用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等技術(shù)手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。與美國的第三次工業(yè)革命說法不同，德國“工業(yè)4.0”認(rèn)為，在制造業(yè)領(lǐng)域，將各種資源、信息、物品和人融合在一起，相互聯(lián)網(wǎng)的眾多CPS系統(tǒng)組成了“工業(yè)4.0”。CPS包括智能設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)制造業(yè)務(wù)流程管理，從生產(chǎn)原材料采購到產(chǎn)品出廠，整個生產(chǎn)制造和物流管理過程，都基于信息技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化、可視化的智能制造。

 

　　制造業(yè)內(nèi)植入互聯(lián)網(wǎng)，是深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的無界限、全民化、信息化、傳播速度快等特性，創(chuàng)新制造模式、整合生產(chǎn)資源、提升生產(chǎn)效率，從而促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。德國“工業(yè)4.0”是制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化的一個體現(xiàn)。具體而言，就是在“智能工廠”以“智能生產(chǎn)”方式制造“智能產(chǎn)品”，整個過程貫穿以“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同”。

 

　　“工業(yè)3.0”與“工業(yè)4.0”的差別。“工業(yè)4.0”時代的智能化，是在“工業(yè)3.0”時代的自動化技術(shù)和架構(gòu)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)從集中式中央控制向分散式增強(qiáng)控制的生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，利用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)讓生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)，從而形成一個可以柔性生產(chǎn)的、滿足個性化需求的大批量生產(chǎn)模式。

 

　　20世紀(jì)70年代后期，自動控制系統(tǒng)開始用于生產(chǎn)制造之中。此后，許多工廠都在不斷探索如何提高生產(chǎn)效率，如何提高生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)的靈活性。一些工廠從機(jī)械制造的角度提出了機(jī)電一體化、管控一體化。機(jī)電一體化實現(xiàn)了流水線工藝，按順序操作，為大批量生產(chǎn)提供了技術(shù)保障，提高了生產(chǎn)效率；管控一體化基于中央控制能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理，一定程度上節(jié)約了生產(chǎn)制造的成本，提高了生產(chǎn)質(zhì)量。但是，兩者都無法解決生產(chǎn)制造的靈活性問題。

 

　　如今，隨著信息技術(shù)、計算機(jī)和通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，人們對產(chǎn)品需求的變化，使得靈活性進(jìn)一步成為生產(chǎn)制造領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)。具體而言，由于技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁，產(chǎn)品的生命周期越來越短。對于制造業(yè)工廠來說，既要考慮對產(chǎn)品更新?lián)Q代的快速響應(yīng)能力，又要考慮因生命周期縮短而減少產(chǎn)品批量。隨之而來的，是成本提升和價格壓力問題。

 

　　“工業(yè)4.0”則讓生產(chǎn)靈活性的挑戰(zhàn)成為新的機(jī)遇，將現(xiàn)有的自動化技術(shù)通過與迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)相融合來解決柔性化生產(chǎn)問題。“個性化”是有針對性的、量身定制的代名詞；“規(guī)模化”意味著大批量、重復(fù)生產(chǎn)。“工業(yè)4.0”時代的智能制造就是讓“個性化”和“規(guī)?；?rdquo;這兩個在工業(yè)生產(chǎn)中相互矛盾的概念相互融合的生產(chǎn)方式，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段讓供應(yīng)鏈上的各個環(huán)節(jié)更加緊密聯(lián)系、高效協(xié)作，使得個性化產(chǎn)品能夠以高效率的批量化方式生產(chǎn)，即大規(guī)模定制生產(chǎn)。

 

　　通過比較，可以看出，大規(guī)模定制既保留了大規(guī)模生產(chǎn)的低成本和高速度，又具有定制生產(chǎn)的靈活性，將工業(yè)化和個性化比較完美地結(jié)合在了一起。大規(guī)模定制生產(chǎn)也是企業(yè)參與競爭的新方法，是制造業(yè)企業(yè)獲得成功的一種新的思維模式。大規(guī)模定制以顧客愿意支付的價位和能獲得一定利潤的成本，來高效率地進(jìn)行產(chǎn)品定制，滿足顧客的個性化需要。

 

　　定制產(chǎn)品由于更接近互聯(lián)網(wǎng)時代的個性化需求，所以比標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品有更大的價值空間。此外，大規(guī)模定制生產(chǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)，使供應(yīng)商、制造商、經(jīng)銷商以及顧客之間的關(guān)系更加緊密。借助互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)平臺進(jìn)行大規(guī)模定制也可以實現(xiàn)消費(fèi)者、經(jīng)銷商和制造商等多方的“滿意”與“共贏”。

 

　　更好地滿足個性化需求，提高生產(chǎn)線的柔性是制造業(yè)長期追求的目標(biāo)。而實現(xiàn)大規(guī)模定制，需要的是動態(tài)配置的生產(chǎn)方式。“工業(yè)4.0”報告中描述的動態(tài)配置的生產(chǎn)方式主要是指從事作業(yè)的機(jī)器人（工作站）能夠通過網(wǎng)絡(luò)實時訪問所有相關(guān)信息，并根據(jù)信息內(nèi)容，自主切換生產(chǎn)方式以及更換生產(chǎn)材料，從而調(diào)整成為最匹配的生產(chǎn)作業(yè)模式。動態(tài)配置的生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)為每個客戶、每個產(chǎn)品提供不同的設(shè)計、零部件構(gòu)成、產(chǎn)品訂單、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)制造、物流配送，杜絕整個鏈條中的浪費(fèi)環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同，動態(tài)配置的生產(chǎn)方式在生產(chǎn)之前或者生產(chǎn)過程中，都能夠隨時變更最初的設(shè)計方案。

 

　　為此，“工業(yè)4.0”描繪的智能工廠中，固定的生產(chǎn)線概念消失了，采取了可以動態(tài)、有機(jī)地重新構(gòu)成的模塊化生產(chǎn)方式。例如，生產(chǎn)模塊可以視為一個“信息物理系統(tǒng)（CPS）”，正在進(jìn)行裝配的汽車能夠自動在生產(chǎn)模塊間穿梭，接受所需的裝配作業(yè)。其中，如果生產(chǎn)、零部件供給環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸，能夠及時調(diào)度其他車型的生產(chǎn)資源或者零部件，繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。也就是為每個車型自動地選擇適合的生產(chǎn)模塊，進(jìn)行動態(tài)的裝配作業(yè)。在這種動態(tài)配置的生產(chǎn)方式下，可以發(fā)揮出MES原本的綜合管理功能，能夠動態(tài)管理設(shè)計、裝配、測試整個生產(chǎn)流程，既保證了生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，又可以使生產(chǎn)種類實現(xiàn)多樣化。

 

　　“工業(yè)4.0”描述的智能制造。自動化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎(chǔ)上，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)匯集到云計算數(shù)據(jù)中心，然后通過信息管理系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，從而制定出正確的決策。這些決策附加給自動化設(shè)備的是“智能”，從而提高生產(chǎn)靈活性和資源利用率，增強(qiáng)顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關(guān)聯(lián)度，并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價值。

 

　　全球化分工使得各項生產(chǎn)要素加速流動，市場趨勢變化和產(chǎn)品個性化需求對工廠的生產(chǎn)響應(yīng)時間和柔性化生產(chǎn)能力提出了更高的要求。“工業(yè)4.0”時代，生產(chǎn)智能化通過基于信息化的機(jī)械、知識、管理和技能等多種要素的有機(jī)結(jié)合，從著手生產(chǎn)制造之前，就按照交貨期、生產(chǎn)數(shù)量、優(yōu)先級、工廠現(xiàn)有資源（人員、設(shè)備、物料）的有限生產(chǎn)能力，自動制訂出科學(xué)的生產(chǎn)計劃。從而提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅下降，同時實現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，從而最終實現(xiàn)工廠運(yùn)營的全面優(yōu)化變革。

 

　　傳統(tǒng)制造業(yè)時代，材料、能源和信息是工廠生產(chǎn)的三個要素。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的歷史。材料、能源和信息領(lǐng)域的任何技術(shù)革命，必然導(dǎo)致生產(chǎn)方式的革命和生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展。但是，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)到智能手機(jī)等移動終端的演進(jìn)，越來越多功能強(qiáng)大的智能設(shè)備以無線方式實現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設(shè)備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)（CPS）的方式相融合。也可以說，是這種技術(shù)進(jìn)步使得制造業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了資源、信息、物品、設(shè)備和人的互通互聯(lián)。

 

　　通過互通互聯(lián)，云計算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和以前的自動化技術(shù)結(jié)合在一起，生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)備之間、工人與設(shè)備之間的合作，把整個工廠內(nèi)部聯(lián)結(jié)起來，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應(yīng)，能夠開展個性化的生產(chǎn)制造，可以調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)率，還可以調(diào)整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。

 

　　而機(jī)器人的價值，最開始就是在工業(yè)領(lǐng)域普及而受到全球認(rèn)可的。尤其是在汽車與電子制造產(chǎn)業(yè)中，機(jī)器人的安裝使用，帶動了生產(chǎn)效率的大幅提高。新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，催生了移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、工業(yè)可編程控制器等的創(chuàng)新和應(yīng)用，推動了制造業(yè)生產(chǎn)方式和發(fā)展模式的深刻變革。德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，旨在通過深度應(yīng)用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等技術(shù)手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

 

　　生產(chǎn)制造領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人也將成為智能制造的主力軍，因為，制造業(yè)是機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在生產(chǎn)過程自動化，例如，汽車產(chǎn)業(yè)、電子制造產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)中，大量使用各種機(jī)器人。

 

　　德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國。機(jī)器人在德國制造業(yè)中的應(yīng)用率相對較高，每四個就業(yè)崗位就有一個工業(yè)機(jī)器人。以往德國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化模式的主要特點(diǎn)在于分工合作，未來則是基于動態(tài)配置的生產(chǎn)方式，將具備一定智能的機(jī)器人個體，通過數(shù)據(jù)交互從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。

 

　　案例1寶馬汽車：機(jī)器人“接管工廠”

 

　　機(jī)器人這一工業(yè)革命時代“標(biāo)志性硬件”的普及，使工人得到了極大的解放。數(shù)據(jù)顯示，在德國，平均每1萬名工人就擁有273臺機(jī)器人。

 

　　德國汽車制造業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)程度和智能程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎我們的想象。整個車間只有寥寥數(shù)名工人，一條條生產(chǎn)線旁，大量機(jī)器人有規(guī)律地忙碌著，恍如未來工廠。生產(chǎn)流程都被切分為許多非常細(xì)小的片段，每個片段都按照計算機(jī)程序的設(shè)定，嚴(yán)格遵循既定的順序加工，片段之間用高精度的自動化傳動機(jī)制聯(lián)系起來，實現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期。

 

　　據(jù)媒體報道，位于沈陽的寶馬鐵西工廠，機(jī)器人正在大規(guī)模進(jìn)行接管。目前該工廠的車身車間就已經(jīng)有642臺機(jī)器人，每個機(jī)器人有自己明確的工作職責(zé)，它們在不同的生產(chǎn)線上專業(yè)且吃苦耐勞地忙碌著。從樓上望下去，整個車間幾乎看不到工人。

 

　　據(jù)說德國制造業(yè)有一個根深蒂固的觀念，工人總是無法避免出錯，為此，他們想到把每個工序都分解成機(jī)器能執(zhí)行的細(xì)小任務(wù)，讓永不出錯的機(jī)器人來完成。也就是，未來工廠將完全由機(jī)器自己生產(chǎn)，而人的作用只是做程序設(shè)計，下達(dá)生產(chǎn)指令，維持生產(chǎn)線的高效可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

 

　　案例2庫卡機(jī)器人：讓機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人

 

　　在工業(yè)4.0之下，工業(yè)機(jī)器人將推動生產(chǎn)制造向靈活化和個性化方向轉(zhuǎn)型，高級靈活的全自動化生產(chǎn)要求機(jī)器人完全集成到生產(chǎn)流程中。這使德國最大的機(jī)器人公司——庫卡迎來了重要的發(fā)展機(jī)遇。庫卡是全球汽車工業(yè)中工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域龍頭之一，純工業(yè)機(jī)器人公司，目前的年產(chǎn)量超過1.5萬臺，至今已在全球安裝了超過15萬臺工業(yè)機(jī)器人。

 

　　庫卡公司在一定程度上，代表了德國機(jī)器人的最高水準(zhǔn)，也是德國總理默克爾向外界推介的工業(yè)4.0案例。庫卡公司的產(chǎn)品是機(jī)器人，而本身的生產(chǎn)線上也都是機(jī)器人在執(zhí)行生產(chǎn)，所以就誕生了“由機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人”的現(xiàn)象。庫卡工作人員曾經(jīng)介紹說，庫卡生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人，他們自己就是第一個客戶，憑借先進(jìn)的機(jī)器人制造技術(shù)，庫卡已經(jīng)實現(xiàn)了高度生產(chǎn)自動化，整個工廠隨處可見揮舞著的巨大手臂，卻少見人類存在。

 

　　“機(jī)器人+”時代，你的生活會有哪些翻天覆地的變化？

 

　　五大動力正在推動“機(jī)器人+”時代的提前到來。第一，人口紅利消失，勞動力越來越少，人力成本越來越高。工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都需要利用機(jī)器人改變依賴密集型廉價勞動力的生產(chǎn)模式。第二，老齡化社會到來，人類壽命越來越長，生活質(zhì)量需求越來越高。醫(yī)療、生活、教育等領(lǐng)域都需要利用智能化機(jī)器人提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，彌補(bǔ)老齡化服務(wù)領(lǐng)域所缺少的人力資源。第三，自然災(zāi)害和局部戰(zhàn)爭頻繁發(fā)生，人類需要機(jī)器人代替人來執(zhí)行救災(zāi)救護(hù)任務(wù)。第四，隨著電子商務(wù)和交通運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)步，人員流動、貨物流動越來越多，需要機(jī)器人來承擔(dān)代步或者代工的任務(wù)。第五，科技的進(jìn)步，使人類不斷地“上天入海”，機(jī)器人為此充當(dāng)了“前鋒”。

 

　　“互聯(lián)網(wǎng)+”之所以不是“+互聯(lián)網(wǎng)”，是因為不再將互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)作提升信息化或者促進(jìn)實時交流的工具，而是通過互聯(lián)網(wǎng)對各行各業(yè)進(jìn)行升級改造。在我國，機(jī)器人早已被應(yīng)用于汽車、電子等制造業(yè)領(lǐng)域，大多從事一些簡單重復(fù)性工作。目前，同“互聯(lián)網(wǎng)+”一樣，把機(jī)器人只當(dāng)作是一種生產(chǎn)工具的定義已經(jīng)過時。

 

　　“互聯(lián)網(wǎng)+”是網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)（信息世界）對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造，“機(jī)器人+”是現(xiàn)實硬件技術(shù)（物理世界）對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的推動手段。只有將“機(jī)器+”將與“互聯(lián)網(wǎng)+”結(jié)合，形成“軟硬疊加”，才能引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)變革，在各個方面促進(jìn)提高勞動生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量。

 

　　機(jī)器人可以人性化交互、移動式控制，還可以組件化成長，加載多種功能的組件?；谝陨先齻€特點(diǎn)，機(jī)器人一定是未來各個領(lǐng)域的核心中樞，具體內(nèi)容下文將會涉及。

 

　　此外，機(jī)器人在另外一些應(yīng)用領(lǐng)域的前景也值得關(guān)注，比如：海底管道安裝、檢修與維護(hù)機(jī)器人；海底石油管道泄漏搶險機(jī)器人；海底打撈與作業(yè)機(jī)器人；地震搜救與作業(yè)機(jī)器人；井噴救災(zāi)機(jī)器人；核電維護(hù)、退役與救災(zāi)機(jī)器人；消防救援機(jī)器人；外星探測與作業(yè)機(jī)器人；山地運(yùn)載機(jī)器人；小區(qū)安保機(jī)器人；建筑作業(yè)機(jī)器人等。

 

　　2007年，比爾·蓋茨曾經(jīng)在《環(huán)球科學(xué)》中撰寫一篇題為《機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞健返奈恼拢蚴澜珙A(yù)言：機(jī)器人將與30年前的個人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞健?/div>