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　　 中国正处于产业转型升级的关键时刻，越来越多的企业在生产制造过程中引入工业机器人，它将深远影响中国制造的方方面面。客观认识中国工业机器人应用的现状和趋势，比较中外工业机器人应用的发展异同，是剖析工业机器人对中国产业转型。

　　2013年伊始，上海浦东。

　　随着一只金黄色机械手臂的翻转、回旋，在600摄氏度高温下，三四斤重的银白色金属卷板，在青烟中被迅速抓取，放置到下一个工位，干脆利落。经过一道道流水线工序后，末端摆满了成型的壳体。这是上海日立电器有限公司(下称上海日立)钣金工厂的壳体生产车间，20台色彩夺目的机器人正在作业。

　　每台机器人在固定位置，可操作两台或多台设备。在等离子焊接工位，几名工人散布其间，或调整机器人设备，或抽样检测产品。

　　自2007年引进机器人以来，上海日立，这个世界上最大的压缩机生产商之一，已经拥有机器人近百台，这也是中国家电行业中大规模应用工业机器人的起始。而将机器人引进制造业的念头，源于此前上海日立管理层在参观丰田公司时，发现后者的钣金工厂“员工120名，其中工人10名，机器人110名”。

　　一直以来全球的工业机器人在汽车行业使用最早也最多，多作业于焊接、冲压和涂装。但现在，机器人正在各行业内“大举进攻”，从烟草、五粮液等贵重物品的搬运，到制砖、食品饮料行业，甚至饲料行业。

　　国际机器人联合会(IFR)最新数据显示，2011年是工业机器人自1961年以来发展最成功的一年，同比增长38%，新增机器人达到16.6万多台，其中中国工业机器人的销售量为2.2万多台，同比增长51%(参见图1)。

　　工业机器人的技术水平决定了制造业生产的精度、准度与效率，其应用的深度与广度已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。然而细究制造业现状，中国的制造业自动化之路并非畅途。

　　直降成本

　　劳动力成本显然是工业机器人应用规模的决定因素。

　　上海日立西区的壳体生产车间共有三条不同型号产品的壳体生产线：H1、H2、H3，其中H3壳体生产线有七台机器人，这条生产线需完成卷板整形、等离子焊接、粗扩、精车、冲孔、抛光等十道工序。

　　十道工序只配置4人。这4名工人需操作25台设备，人均操作6台。2007年前的作业场景则是11个工人操作17台设备。

　　工业机器人是一种模拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置，可对物体运动的位置、速度、加速度进行精确控制，从而完成某一工业生产的作业要求。上海日立的机器人自重560公斤左右，其重复定位精度可达0.07毫米-0.15毫米，手臂负载高达70公斤，能如蜜蜂般作业不停。

　　上海日立目前每年产销压缩机1800万台。1993年引进日本技术建成生产线后，生产节拍由20余秒提高到1998年的10余秒，现在经自动化改造后，已提升至7.5秒。也就是说，一条生产线，每7.5秒即可出一台产品。机器人的生产效率显而易见。

　　早在上世纪80年代，第一代工业机器人在发达国家汽车产业中的应用就达到一波高潮。

　　汽车工业中，焊接是汽车零部件与车身制造中承上启下的关键环节。1995年之际，尽管人力成本很便宜，上海的汽车厂即开始逐步引进机器人。当时汽车零部件尤其是底盘制造，涉及安全性——车子在撞击时，如焊缝质量不好会发生事故，因此不能漏焊。东风汽车有限公司商用车公司车身厂(下称东风车身厂)技术科焊接工艺主管肖同新表示，机器人弧焊较人工弧焊优势明显，弧焊机器人具有焊缝跟踪功能，与零件搭接缝隙的距离、焊枪移动和焊机走丝的速度均比人工控制精确。

　　然而，考虑到国内劳动力成本低，上海日立在1993年引进日本生产线时，没有完全采用日本的自动化流水线。从流水线建设方案中拆掉了一部分，如装配流水线上的选配岗位，采用人工完成。但目前，在上海的多数劳动密集型制造行业，劳动力成本优势明显下降：刚入职的大学生一般月薪2000多元，一线工人为计件工资，月收入可达6000元，这个数字在2007年之际仅3000元到4000元。

　　在2011年底，上海日立的母公司上海海立(集团)股份有限公司(600619.SH)引进机器人34台，减少工人岗位111个，投入资本2483万元，平均每套设备投入73万元。按照每个工人年收入7万元计算，三年即可收回成本。

　　劳动密集型制造企业需大量雇佣劳务工，这也造成每年长假过后，一线人员总有部分员工流失，有时会干扰正常生产，操作员更替频繁会影响产品质量、增加设备损坏率以及安全隐患事故增多。

　　上海海立集团副总经理李黎告诉《财经》记者，来自农村的年轻人也不愿意到生产线上进行重负荷作业，有时人员调岗需做大量思想动员工作，现在就没有这个顾虑了。如今现场工人的工作主要侧重设备维护与产品检测，工作强度大为减轻。

　　机器人制造差距

　　要评价一个国家制造业水平，工业机器人本身的制造水平即能说明要义。

　　1959年，美国人制造出第一台工业机器人。50年后，日系产品和欧系产品占据了国际工业机器人半壁江山。日系中主要有安川(YASKAWA)、发那科(FANUC)、不二越(NACHZ)等企业，欧系则以德国库卡(KUKA)、瑞士ABB为代表。发那科和ABB等数家外企在中国工业机器人市场占了90%的份额。

　　客户大多看重工业机器人的可靠性，即运行中的故障发生率低，并容易维护。这就涉及机器人制造水平问题。中国也有数家机器人制造企业，如沈阳新松、广州数控、安徽埃夫特等，但本土品牌机器人在精度、速度等方面不如进口的同类产品，其产业化程度也较小，且关键部件还依赖于进口。

　　赛迪智库装备工业研究所所长左世全于2012年10月发表的《我国工业机器人发展战略思考》一文指出，“这关键部件主要是伺服电机及减速器，而这两部分就占到机器人成本的一半左右。”究其原因是，中国精密制造业的历史欠账太多。

　　一般而言，大品牌的机器人制造商大都系汽车制造等应用起家，都有多年研发累积。尤其是核心零部件的制造，非短期能研制出。奇瑞汽车股份有限公司旗下的安徽埃夫特智能装备有限公司(下称埃夫特)正是采取进口关键零部件进行集成机器人整机的做法。

　　埃夫特机器人事业部总工程师游玮告诉《财经》记者，机器人中传递动力的减速机，包括发那科、ABB、库卡以及埃夫特均采购自日本的帝人精机公司。减速机中的永磁体所需稀土大多来自中国。

　　可见，即便是该领域的巨头，也是在一个技术共享平台上才能持续推进。机器人的减速机和电机对轴承、齿轮精度要求非常高，而这些部件的加工精度与数控机床等设备的精度密切相关，在数控机床领域，中国尚处于技术追赶阶段。

　　关键零部件的价格也制约了国产机器人。由于ABB、发那科等企业很早即开始与帝人精机等合作，加上采购量每个月即可达上千套，这就决定了其采购价格远低于埃夫特这样的中国本土企业。游玮举例说，假如一台减速机市场价1万元，发那科等公司以4500元即可购得。

　　2012年11月7日，工信部装备司副司长王卫明在中国工业机器人高峰论坛上表示，工业机器人将作为重点支持领域，对于机器人领域的驱动器、电机、减速器三方面核心关键部件的开发，工信部正在与财政部协调考虑相关支持政策。

　　无论国产机器人水平如何，工业机器人时代已近在眼前。在富士康总裁郭台铭2011年宣布，三年内生产100万台机器人以替代人工之际，这个趋势尤为明显。

　　如此背景下，埃夫特制造整机也并非价值不大。游玮介绍，购买关键部件来组装整机可降低成本，也可避免进口机器人的维护和备件成本较高问题。一个更重要的考量是，机器人自动化成为趋势，如果把机器人作为一个行业来做，将来可以做大，成为新的增长点。

　　集成渗透

　　机器人仅是工具，生产线自动化的实质在于数字自动化深入到生产线的每一个细节。

　　其实，机器人本身并不赚钱，原因是竞争很充分，其采购体系都很透明，减速机和电机均购自几家固定供应商。其主要利润增长点是在外围系统，如夹具、输送设备和物流设备等。

　　“有时候一条线投资中机器人可能只占到10%，其余大部分是外围设备成本。因为这些配套系统须针对具体企业的生产线进行特定设计，报价就高。”游玮说。

　　在国内汽车厂家所用的点焊机器人系统，一套价格在60万-120万元之间。这套系统组成除了机器人，还需要点焊控制系统、焊机、焊枪、夹具等。即需根据自动化程度对其尺寸、控制方式(原有人工控制改为自动控制)等有所调整，还需适应企业的特殊需求。比如饲料行业码垛机器人，在国外多是两个机器人分列两旁操作同一个流水线，国内一家饲料企业由于车间面积小，产量不高，对速度也没有更高要求，但希望机器能节省空间，这就需要开发一个快而紧凑型的机器人。

　　因此，自动化的关键点不在于机器人本身，而是机器人的运动和生产过程控制的有机结合，按照ABB离散自动化与运动控制业务部北亚区及中国负责人顾纯元的说法，机器人仅仅速度快是不够的，因为生产效率最后看的是整体效率，而非局部。

　　由于机器人应用行业五花八门，即便是ABB集团这样领先的机器人制造商自身也难以覆盖所有行业的系统集成。机器人合作伙伴因而产生，又称为机器人价值提供商。他们从ABB集团采购机器人(即裸机)，根据客户的需要，比如搬砖，焊接等，然后基于裸机进行所需的系统设计、制造与调试，最终将符合具体生产线工艺要求的机器人交付给客户。

　　流水线上的机器人需要具体行业、企业针对性地做系统配套。可见，“机器人供应商的创新并非仅仅制造高精度、高可靠性的机器人，而是参照市场趋势针对具体企业的生产线提供最优的解决方案。”ABB(中国)有限公司副总裁、ABB机器人业务单元中国区负责人李刚称。

　　挑战与机遇

　　机器人将像家电在生活中普及一般，渗入制造业的各个角落。

　　东风车身厂的肖同新称，上世纪90年代初引进机器人之际，只能以美元采购，全部资料为英文，“神秘，高科技”，如今，“操作并没有那么复杂，跟电视机似的”，他说。

　　此外，以前出现故障后需人工代替操作机器人，待厂家服务人员到现场才能排除故障，现在技术人员和操作工人已操作自如，出现故障能自己分析并及时排除。

　　上海日立已着手进行装配机器人系统的调试。这台调试的机器人有四个手爪和一个风动螺丝枪，运动速度达2.5米每秒，精度达0.1毫米，可进行组合变化进行多功能抓取，其抓取工作有26道工序。这意味着，该公司将不再单一进行搬运的人工替代，而是要将生产线的自动化更加精细。

　　新一代工业机器人将向智能化、模块化和系统化方向发展，同时，视觉传感器和力传感器的采用，以及网络通讯功能将使得机器人更加智能精确。

　　汽车行业工业机器人的发展以柔性化更高为趋势。汽车自动化生产线除了生产节拍从每小时生产15台增至60台，更重要的一点是其生产柔性化的改观。也就是，同一条生产线可生产不同车型，而且是实时切换。

　　这是因为汽车制造商常常同时推出多个车型，但产品在市场上反映到底怎么样谁都不知道，这就要求汽车生产企业不仅提高生产节拍，生产线还可随时调整。目前汽车的机器人生产线可实现，同样的工作岗位同时生产六个车型。

　　然而，中国部分具备实力的汽车企业出于员工就业的顾虑，并未大规模拓展机器人作业线。东风汽车公司始建于1969年，如今有员工13万多人。其中东风车身厂主产卡车的车身(驾驶室)，不少为老员工，平均年龄达47岁。这给企业改造生产线造成较大压力，其尽可能多留一些劳动强度不高的岗位给工人。

　　出于就业考虑而贻误工业机器人发展先机，已有前车之鉴。作为工业机器人的发家地，美国在上世纪60年代至70年代并没有把工业机器人列入重点发展项目。政府担心发展机器人会造成更多人失业，因此不予投资。而日本则由于劳动力显著不足，机器人大受欢迎，以至发展到今天，日本占据了工业机器人的霸主地位。

　　全球工业机器人在2011年底的存量在115万到140万台之间。2011年，韩国工业机器人的密度居世界首位，为每万名员工347台，日本机器人密度也达到了339台，中国则为10台。

　　数字化制造降低劳动力成本影响，可能加速削弱中国在这方面的优势。有数据显示，2010年，中国考虑劳动生产率差异并修正后的劳动力成本约为美国的30%，至2015年，这个数字将变为45%。

　　斯坦福大学亚瑟与托尼伦贝罗克公司治理研究中心研究员维维·克瓦德瓦(Vivek·Wadhwa)多次在《外交政策》和《经济学人》论述第三次工业革命对制造业的影响。他甚至预言，技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落。

　　他在接受《财经》记者采访时表示，就像互联网和平板电脑一样，人类无法预测五年后的机器人发展程度。在大规模使用机器人后，美国可以在本地生产类似价格的产品，若如此，中国的劳动力优势将不再，也不再有必要将原料从世界各地运往中国，制造和组装完成后运到美国。

　　美国已看到了机会。苹果公司和福特公司等多家美企决定部分生产回迁美国，中国制造业将受到多大程度的影响已引起广泛讨论，其中不少声音称，这对中国制造业近期而言挑战大于机遇。中国社科院工业经济研究所副所长黄群慧表示，发达工业国家通过发展工业机器人、高端数控机床、柔性制造系统等现代装备制造业控制新的产业制高点，同时亦以此提高传统产业的生产效率。这将导致制造业重心再次向发达国家偏移。

　　不过，国务院发展研究中心产业经济研究部部长冯飞分析认为，机器人使用是市场自然选择的过程。从中国劳动力供给看，制造业的普通工人还是短缺。当机器人大规模使用后，可以解决高等教育人才就业问题以及普工的短缺问题。

　　国际上，能源成本不断上涨，节能减排同样要求提高生产效率。新的环保法规和能源效率是北美工业当前和未来的挑战，这将驱动其加快工业机器人的投入。

　　在中国，劳动力和土地成本年年提升，也是制造业提高效率的驱动力，在同样的土地、厂房条件下，使用机器人作业将让生产效率翻番。

　　国际机器人联合会秘书长古德龙·利岑贝格尔(GudrunLitzenberger)告诉《财经》记者，中国很快将成为世界最大的机器人需求市场，但若要达到如德国或日本的机器人密度，未来数年还需100万台新装机器人。

　　探访富士康机器人

　　机器人是将工人从危险、繁琐和肮脏作业环境中解脱的途径

　　富士康科技集团在山西晋城建立机器人基地，在2012年底可实现2万台机器人产量。这是自2011年，富士康总裁郭台铭宣称于2014年实现百万台机器人作业后，该企业发布的最新消息，可见制造业的巨无霸急于将机器人推到生产线，以减少一线工人的迫切心理。

　　重复操作的替代者

　　2012年12月初，在深圳富士康观澜园区一个车间中，一台富士康自产的“Foxbot”机器人正在调试。

　　这是iphone5后壳的表面处理车间。十几台抛光机床嗡嗡作业，背景有悠扬的钢琴曲，据称这是为了舒缓工人的作业情绪。面孔稚嫩的男女工人们各自守岗，鲜见交谈，默默操作着手里的工件，或将工件置于治具上让机床进行抛光，或将工件取下置于一个绿色盒子中。他们佩戴口罩、乳胶手套，因为常常要接触湿抛液和清洗液等化学药剂。

　　整个车间仅有一台机器人。这台高2米的绿色机器人尚未装上“手”，其底座线缆连接了一台高约0.5米的铁皮“箱子”。那是机器人的控制系统。

　　这台机器人将代替旁边正在上料的一名男性青年工人。这个年轻人正在对铝合金的后壳工件进行侧面抛光加工，这些工件已经过粗抛光加工，其表面仍有一些细微的条纹，需要再精抛光，使其达到镜面效果。他每次需将工件放在数控机床的治具上，数控机床每28秒即精抛光一个工件，也就是说，这个年轻人需要每28秒上料一次，并将加工完毕的产品置于绿色盒子中。这个盒子可容纳36个产品。

　　未来调试完毕后，这台机器人就能完成抓取工件这一系列动作，不涉及精密操作，相对简单。整个车间仅完成iphone5后壳的侧面精抛光和底面精抛光两种操作，其流水线作业仅限于“上料、研磨、下料”三步。苹果的生产线不会轻易改动，出于规格和材料特殊的要求，其零部件比一般的零部件难以加工，这就使得每个环节用机器人替换都需要漫长的调试。

　　并非将现有的生产线上的工人撤出，装上机器人就实现了自动化，因为还要同步对生产线进行适应性改造。由于生产线上的设备原是针对人操作而设计，很多环节的精度无法保证能配合机器人每一次高度一致的动作要求，比如此前工件到达每一个工位是靠人眼去判读，机器人替代后，就需要安装传感器进行测量，以提高生产线精度。

　　富士康已经有了成熟的机器人作业流水线。观澜园区的成型二厂的iPhone5耳机生产车间已在使用机器人。该车间共有100多台有信(YUSHIN)机器人，工人将其称作机械手。工人将白色无味的豆粒大小颗粒塑料放入成型机注塑成型后，机器人每11秒取出8个产品。自2012年3月，机器人来了之后，工作量提升惊人，每台机器人每12个小时可取出2.4万个产品，此前人工12小时仅1万个产品的工作量，而且一个工人照看两台成型机就够了，此前是两个人照看一台成型机。

　　富士康新闻发言人刘坤告诉《财经》记者，目前机器人完成的仅是重复性高而对工艺要求不是特别高的工序，后期一些精密的工序仍然是手工。

　　富士康深圳龙华园区在生产组装ipad2和ipadmini，观澜园区则生产组装iphone5和ipod。在观澜抛光车间这台机器人调试完毕运行成熟后，将推广到郑州园区，那里担负了70%的iphone5的生产任务。

　　流水线上的一环

　　按照郭台铭的说法，机器人将用于“协助”而非“替代”人类，它们将出现在抛光、打磨、镭射打标、焊接、喷涂等作业岗位。

　　富士康未使用机器人对苹果产品的外壳进行精抛光，而只是尝试利用它抓取放置工件等简单操作。因为与精密的数控机床相比，普通工业机器人由于工作温度的变化和负载会引起误差，尚存在重复定位精度差的问题，不能满足抛光要求。苹果公司要求iphone5侧抛精度0.001毫米，也只有数控机床能够达到，即使机器人巨头ABB的机器人也只能达到重复定位精度0.01毫米。

　　对富士康而言，苹果产品出货的压力主要来自抛光等金属加工工序。能够为苹果产品进行铝合金外壳加工，这也是富士康代工苹果最富竞争力的技术优势。曾在龙华园区从事金属加工的技术员吴兆称，在长宽均达100米的金属加工车间，约6000人(其中技术员600多人)完成ipad外壳的金属加工，机器人则只有两台，且目前只有一台能够运行。这是因为机器人有稍微偏差就会报警停工。由于机器臂不稳定，下游就要增加人手进行检测产品不良率。

　　ipad外壳的金属加工有八个工序，仅抛光就需三次。事实上，抛光有关的作业是最应实现机器人作业的工序。因为该工艺产生大量金属粉尘容易让操作者患上尘肺病。富士康工人作业环境不容乐观。如干式抛光采用布轮或砂纸等直接对工件表面抛光，粉尘会四处飞扬。尽管配置了风机吸尘，工人也佩戴口罩，仍有工人称，硕大的车间没有窗户，车间四周和机器上常常落上厚厚一层粉尘。深圳市宝安区疾控中心在2012年10月对观澜园区检查发现，现场通风严重不足，部分排风扇无法工作。

　　抛光引起的粉尘也引发了2011年富士康成都园区爆炸事件。当时在ipad2的抛光车间，打磨的铝制粉尘在管道内堆积，遇电器开关打火，在排风桶内引起爆炸。观澜园区iphone5后壳精抛车间，使用的是湿式抛光处理，即随着机床抛光，会喷出一些抛光液，这就让粉尘沉淀到抛光液中，以便到后期再回收。尽管如此，做过此操作的工人称，乳白色的液体均为化学药剂，气味刺激。此外，金属加工车间噪声大，工人不得不佩戴耳套进行工作，有工人在工作时间有时会摘下耳套，以致听力受到影响。

　　机器人可解此中困境，它们不受恶劣工作环境影响,也不会受情绪左右。

　　富士康的野心

　　富士康自主研发的自动化机器人“富士康深圳一号”早在2006年10月的深圳高交会就曾出现，如今的富士康机器人被称作“Foxbot”。事实上，富士康宣称，其在2006年即实现机器人的大规模量产，并“在全球业界赢得技术及制造上的后发优势”。如今富士康已自主研发了核心控制器和部分关键零件。

　　富士康机器人由其旗下鸿超准事业群(SHZBG)负责研发。该事业群生产设备与机器，为生产线提供模具、刀具、金属加工等产品，其技术水平代表了富士康的核心竞争力。也有业内人士指出，富士康机器人精度要求不高，只能完成简单操作。不过，眼下机器人的可靠性最为重要，因为它将影响生产线的流畅。在观澜园区iphone5测试线上，有6台机器人“Foxbot”。不过，它们故障频发，操作员赵飞(化名)说，“一般都是小问题，但还是会影响产量，有时候天天有故障，不过维修也快，几分钟即可调好。”

　　“Foxbot”只是抓取手机产品到检测线上，让电脑系统进行上下天线的测试，其他测试如感光、重力、指纹、压力等测试均由人工完成。早在2011年，该车间就在用“Foxbot”做天线测试。

　　外界仍对郭台铭三年装“100万台机器人”持怀疑态度。据国际机器人联合会2012年统计报告，2011年各国机器人一年新装机量16.6万台，其中中国大陆新装机量2.2万台。这一数据涵盖了欧美和亚洲的机器人供应商，但不包括富士康机器人此类自产自销的数据。

　　出于核心零部件外购的原因，仅就成本而言，制造机器人和购买机器人的成本相差无几。每台机器人成本至少在10多万元以上，加上机器人的外围设备，富士康100万台机器人至少需投资数千亿元，这对富士康的资金压力可想而知。另外，一台机器人虽然寿命可达十多年，但事实上，随着作业线产品的更新换代，机器人需要不断调试和升级，甚至淘汰。这客观上增大了机器人的使用成本，使机器人代替人工的成本优势打了折扣。

　　不过，富士康的野心并非限于空谈。这个制造业的巨无霸仅在龙华园区就有15个事业群，相当于15个企业，其很大优势在于内部资源的整合。除了组装，富士康自有一些零部件制造和生产的能力。富士康一直在构建自己的话语权，已经实现从简单的接单到共同制造、共同参与的转身。或许，富士康的机器人是郭台铭加快这一转身的因素之一。