随着人工智能时代的到来,机器人消费市场快速扩大。2019年,依托国家机器人创新中心的机器人核心技术试孵化能力、应用示范能力及行业支撑服务能力等,形成了人才培养、研究开发、行业服务及成果转化于一体的国家机器人产业互助创新基地,提升了自主创新能力,缓解了核心技术欠缺等问题[1-4]。1我国工业机器人的发展1.1工业机器人萌芽阶段20世纪70年代是世界科学技术发展的高峰期,如人类登月、我国发射人造地球卫星、开发了微机和模糊控制系统,机器人走向实用化。1972年我国由上海、北京、天津、吉林、哈尔滨、广州等十几个单位和院校开发了固定程序、组合式、液压伺服驱动式通用机器人等内容。1.2工业机器人开发阶段20世纪80年代为国际高阶技术竞争时期。机器人技术随着改革开放政策的落实也进入了新阶段,我国的机器人技术在政府的支持和重视下,通过国家对机器人需求行业的调查研究得知,第一代机器人的需求主要是汽车行业。“七五”期间,由机械电子工业部主持,中科院及地方十几所科研院所和大学参加,研发了示教再现机器人技术和喷头、弧焊等一系列搬运等作业机器人,其性能和指标与当时国外同类产品的标准相当。国家高技术计划中安排了智能机器人的研究开发,包括水下无缆机器人,高功能装配机器人和各类特种机器人等。技术的实用化加速了我国第二代机器人的发展。1.3工业机器人的实用阶段20世纪90年代是以微电子为代表的高新技术渗透到各个领域,并将人类推向信息化的时代。医疗手术中利用微型机器人进入人体内进行各种操作和治疗,在深海作业中水下无缆机器人向万米进发,全球工业机器人发展壮大。我国部分企业为了提高生产质量和生产效率,将机器人及自动化设备应用至传统制造产业,使生产制造完成更新换代,优化了产业集群功能。我国机器人行业人员做的发展工作包括:研发交流伺服离线编程机器人等系列产品;研发汽车喷头生产线等机器人应用工程;研发弧焊机器人等系列应用工程和维修技术;研发搬运机器人并在多条生产线上的应用;研发装配机器人及视力觉等传感技术等应用工程;研发建筑、矿山、管道作业等特种机器人及应用等(“九五”期间),实现了国产机器人生产化、商品化,为机器人的普及和发展奠定了基础。2工业机器人行业发展现状与趋势2.1行业的发展得到了国家政策扶持为了加快制造业强国的建设步伐,我国出台了一系列政策,国务院于2015制订了《我国制造2025》;2016制订了《创新驱动国家发展纲要》;2017年制订了新一代人工智能发展规划;2021年制订了《我国国民经济和第十四个五年规划》;2022年制订了《关于开展2022年度智能制造标准应用试点工作的通知》等,不断鼓励工业机器人等产品的研制及应用。为了实现《我国制造2025》的发展目标,工业机器人等高端制造装备是我国制造业改革的重点,在国家政策引导下,各地方开始大力扶持工业机器人产业,随着国家经济结构转型、劳动力人口下降及用人成本增加等原因,我国将迎来工业机器人产业高速爆发期。2.2我国工业机器人产业需求分析我国一部分制造企业仍处于自动化的早期阶段,自动化程度不高,生产稳定性和可靠性较低。目前我国机器人产业主要应用于汽车、电子、金属加工等行业,近两年食品、医药、物流等行业对自动化设备升级改造的需求愈发旺盛。随着我国基础建设的不断发展,我国对于建筑机械、工程机械的要求越来越高,为了提高机械装备精密度,需要不断提高焊接质量和效率,建筑、工程机械制造厂商纷纷采购工业机器人自动化焊接以满足市场的需求。从工业机器人产业应用工艺方面分析,装配、搬运、码垛、焊接是目前我国工业机器人最主要的应用领域,其中装配、焊接领域工业机器人产业需求最为旺盛,带动了六轴及SCARA等工业机器人的销量。2.3我国工业机器人产业发展现状我国是第三个具备工业机器人完整产业链的国家,受限于伺服系统、减速器、控制器等工业机器人核心零部件的制造技术,国产机器人很难进入高端制造市场,市场占有率和产品附加值上升空间较大。目前,市场基本被国外机器人品牌垄断,我国大部分工业机器人主要应用在搬运、码垛等领域,如新松等国产AGV机器人广泛应用在烟草、汽车等产业。2.4工业机器人国产化存在的问题制约工业机器人国产化率的主要问题是自主创新能力不足,专利技术不够。目前,国产机器人80%以上使用进口伺服电机,70%以上使用进口减速器,50%使用进口控制器,国产工业机器人品牌力提升的前提是突破核心技术,核心技术突破需要人才,因此工业机器人的研发、装调、维护维修、营销等方面的人才缺口也制约着工业机器人国产化发展。2017年《制造业人才发展规划指南》指出,2025年我国机器人产业人才缺口预计达到450万,随着我国智能制造产业的不断发展,我国未来工业机器人岗位需求将越来越多。2.5工业机器人发展趋势预测目前我国工业机器人行业正处于成展期到成熟期的过渡阶段。我国制造业在达到工业4.0的标准过程中,工业领域人员需要以更离散的工作方式与工业机器人紧密合作,如程序更新、原料更换等,人机安全共存的问题就显得越来越重要,因此人机协作是目前工业机器人产业发展的重要趋势;人工智能以及机器人自学能力的提升也是制造业对新一代工业机器人提出的新要求,有助于提升工业机器人的应用范围,同时机器人将在生产过程中变得更加自主;数字孪生技术是工业4.0的一个标准要求,机器人产业数字化可以创造更好的用户体验并提高工程效率和制造效率。我国想要在工业机器人领域达到世界先进水平,人机协作、人工智能及数字孪生技术将为工业机器人国产化提供重要驱动力。3提质培优计划,提供人才保障我国作为制造业大国,机器人市场需求量巨大,人才需求也存在一定的瓶颈。关键的零部件的设计和生产仅局限于少数制造商家;机器人设计制造的应用型人才存在短缺。教育部2019年出台了《国家职业教育改革方案》[5]。自此,国家职业教育体系得到了完善。启动了1+X证书制度试点工作[6],打造了“双师型”教师队伍,促进了产教融合校企合作“双元”育人,建立了多元办学格局,造就了一批批精英。填补了企业高科技人才的不足现象。根据21世纪经济报资讯,我国建成全世界规模最大职业教育体系,提质培优计划将为我国工业机器人产业国产化提供有力的人才保障。4结语自2013年我国成为世界第一大工业机器人应用市场以来,我国工业机器人产业发展迅速,但随着工业4.0和“我国制造2025”战略的不断实施,国产工业机器人产业粗放型发展已经不能满足当前的市场需求,工业机器人国产化已迫在眉睫。工业机器人国产化发展首先需要相关单位进一步完善政策扶持体系,我国机器人产业的高质量发展既需要完善的产业标准体系,也需要高质量的科学管理,还需要规范健全的市场秩序;需要引导并鼓励行业、企业、高校加大技术研发力度,做好技术积累,推动机器人产业高端化发展;需要加大机器人产业高素质技能型人才的培养力度,积极搭建产教融合平台、完善产业人才培养规划与布局、探索人才培养模式,为产业发展提供有力的人才支撑,推动我国机器人产业健康可持续的发展。因此,我国为提升国产机器人产品竞争力,寻求机器人国产化、高端化发展应用通过国家的提质培优、产教融合、1+X证书制度等政策的落实,储备专业技术人才,提升产业自主创新能力;从人机协作、人工智能及数字孪生技术等方面入手,规范行业标准,开发自主知识产权,提升国产工业机器人产品竞争力,最终实现工业机器人产业的发展目标。
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