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《中国制造2025》重点领域技术路线图标记10大行业

近日，国家制造强国建设战略咨询委员会发布了《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2015版)》。路线图围绕《中国制造2025》确定十大重点领域未来十年的发展趋势、发展重点和目标等进行了研究，力争到2025年处于国际领先地位或国际先进水平。路线图明晰了《中国制造2025》10大重点领域的若干重点产品。其中各领域的重点产品为：◆新一代信息技术产业：集成电路及专用设备、信息通信设备、操作系统与工业软件、智能制造核心信息设备；◆高档数控机床和机器人：高档数控机床与基础制造装备、机器人；◆航空航天装备：飞机、航空发动机、航空机载设备与系统、航天装备◆海洋工程装备及高技术船舶：海洋工程装备及高技术船舶；◆先进轨道交通装备：先进轨道交通装备；◆节能与新能源汽车：节能汽车、新能源汽车、智能网联汽车；◆电力装备：发电装备、输变电装备；◆农业装备：农业装备；◆新材料：先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料；◆生物医药及高性能医疗器械：是生物医药、高性能医疗器械。同时，根据相关领域的发展趋势，将十大重点领域细分了23个重点方向，每个重点方向又分了若干重点产品、重点技术和示范工程。例如，新一代信息技术产业包括4个方向，分别是集成电路及专用设备、信息通信设备、操作系统与工业软件、智能制造核心信息设备。路线图的每个重点发展方向统一按照需求、目标、发展重点、应用示范重点、战略支撑与保障五个维度进行分析和描绘，分别形成了从2015年到2025年，展望2030年的详细技术路线图。考虑到市场和技术的变化素的加快，未来，咨询委员会将及时对技术路线图进行动态调整，每两年滚动修订和发布一次新版路线图。2015年版路线图将通过出版社正式发行，电子版在工业和信息化部等网站发布。同时，对每个重点发展方均按照需求、目标、发展重点、应用示范重点、战略支撑与保障五个纬度进行分析和描绘，分别形成了从2015年到2025年，同时展望2030年的详细技术路线图。不少专家预测，上述23个重点发展领域将迅速成为制造业热点，并吸引大量市场资本进入。此外，路线图还对相关领域的市场规模和增长前景进行了预测，从中长期看，23个重点方向的相关领域均有巨大的潜在市场需求，这预示着这些领域在成为市场热点的同时，还将吸引资本竞逐。咨询委员会主任、全国人大常委会原副委员长路甬祥当天指出，制造业覆盖面很广，为了确保我国十年后能够迈入制造强国行列，必须坚持整体推进、重点突破的发展原则。他表示，路线图的发布，可以引导广大企业和科研机构在充分进行市场调研、审慎考虑自身条件的基础上，确定本单位的发展方向和重点;可以引导金融机构利用自己掌握的金融手段，支持从事研发、生产和使用路线图中所列产品和技术的企业，引导市场资源向国家的战略重点有效聚集路线图可为各级政府部门运用自己掌握的各种资源支持重点领域的发展提供咨询和参考，市政府部门设计公共政策的有力工具。政府委托第三方机构组织相关领域权威专家研究提出未来重点领域的技术方向、目标和重点，可以为企业决策提供参考，让企业少走弯路。路线图不是指令企业怎么做，而是指导性的、参考性的。这也是政府服务市场主体创新的重要措施，要通过各种形式加强路线图的解读和宣传工作，引导企业、特别是中小企业科学利用好路线图。

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“863计划”专家赵杰：对下一代工业机器人的思考

当前全球制造业正处于全新的变革时期，未来制造方式会彻底改变，个性化产品将以高效率、一定批量化的柔性制造方式生产，机器人必将在新的制造模式下发挥不可替代的作用。目前传统工业机器人所能完成的工作范围有限，无法适应未来的制造方式，新一代机器人更智能、更灵活、更易合作、更具有适应能力等特性将为未来工厂带来巨大变化，甚至改变全球竞争格局。1背景与产业需求加速机器人技术与产业发展体现了国家意志和战略随着我国劳动力成本快速上涨，人口红利优势丧失，这种陈旧的制造模式受到了巨大冲击，采用机器人代替劳动力已成为中国新的比较优势。机器人已从“备选”成为“必选”，倒逼中国加速产业发展，成为实现制造业转型升级、提升制造业竞争力的重要路径。传统机器人技术的局限性制约了机器人应用和产业的深层发展传统机器人工作于静态、结构化、确定性的无人环境中，以固定时序完成重复性作业，这种机器人的工作特点在于空间相对隔离、与人非接触、预编程或示教再现控制、需要外部安全保障。全球化的细分市场、产品用户定制化生产模式的回归，使小批量、多品种、短周期、个性化成为新兴制造业的显著特点，也是未来制造业的主要生产模式。柔性制造、个性化制造等新兴制造模式需要与产业工人合作作业的“工友型”、可完成类人的技能作业机器人。这些新的巨大需求是传统机器人技术不具备的。可见，传统机器人技术的局限性制约了机器人应用和产业的深层发展。下一代智能机器人为我国快速赶超国外发达国家带来了机遇美国在2013年公布的机器人路线图中提出了“RoboticPartner”，欧盟在2014年公布的“地平线2020计划”提出了“Co-Worker”，他们均为下一代智能机器人勾画出发展前景。而美国Rethink公司研制的Baxter、德国宇航中心的Justin、KUKA-DLR研制的LWR-IV机器人、ABB公司的YuMi等则展示出下一代智能机器人的原型。我国在下一代智能机器人关键技术的研究上取得了一些初步成果，但这些研究都是分散的、自发的，一无顶层设计，二无强大资金支持，目前尚无科技专项计划系统性支持。在这种情况下，下一代智能机器人的研究难以快速发展。下一代智能机器人在国外发达国家刚刚开始研发，我国与国外的差距并不大。这无疑给我们带来了千载难逢的机遇。如果我们能够抓住这个机遇，从顶层开始规划，那么我国在下一代智能机器人技术及产业方面有望快速赶超国外发达国家。2下一代工业机器人概念和内涵下一代工业机器人是一种可融入人类生产、生活环境、与人优势互补、合作互助，进而成为具备可变作业能力的人类助手型机器人。“与人共融”是下一代工业机器人最本质的特征。所谓与人共融，是人与机器人关系的一种抽象凝练，包括三个方面的内涵：任务融合——人与机器人相互配合共同完成一个指定任务；行为融合——人与机器人在行为上一致、协调、互助；智能融合——人的智能与机器人的自主行为能力相融合，提升机器人智能水平。3行业面临多重挑战下一代工业机器人的发展瓶颈主要表现为以下两个层面。技术层面尽管机器人技术已经发展了近60年，但其一直未能脱离基于预编程/遥操作的自动化机器范畴。现有的机器人系统要满足新兴制造业面临着巨大的技术挑战。第一，感知与决策。现有机器人适用于静态、结构化、确定性的无人环境中完成固定时序、重复性作业。新一代工业机器人需要在自然（非人工）、不可预知、复杂的有人环境中完成动态可变的作业，对机器人的传感、认知及规划决策能力提出挑战。第二，灵巧作业。现有工业机器人主要针对刚性单一对象，完成简单的抓取移动等操作。新一代工业机器人作业/服务对象拓展到复杂组合体、软性物体甚至生物活体，操作复杂度更高，技巧性更强，动态及不确定性更明显，对机器人的材料、驱动、控制及学习能力提出挑战。第三，人机共融。现有工业机器人在物理空间上基本与人隔离，由专业技术人员操作。新一代工业机器人将深度融入人类生产及生活。人类与机器共享空间、物理接触。安全及良好的交互体验至关重要，对机器人与人的双向信息交流、协同感知、智能融合及行为合作能力提出挑战。产业层面我国制造业每万名产业工人所拥有的工业机器人数量远低于发达国家，不足国际平均水平的一半，距制造业强国尚有近10倍的增长空间。汽车行业将不再是工业机器人的最大需求行业，而电子制造行业、食品药品行业等多个行业将很快成为工业机器人需求的领跑者。以电子、生活消费类产品为代表的、在制造产业链条中的低技术含量、低产品附加值的制造产业从业人数众多，但传统机器人在该领域所能替代人的比例不足20%。下一代工业机器人在产业上的需求巨大，但面临着成本高昂等巨大挑战。一方面，关键核心零部件和大量机器人专用传感器依赖进口，下一代工业机器人与目前工业机器人同样面临成本居高不下的困境。另一方面，大量劳动密集型制造企业更加关注投资回报周期，而下一代工业机器人多以双臂为主、成本更高，这也制约了下一代工业机器人的

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机器人变革有这三个“顽固分子”需解决

自从德国政府在2013年正式提出工业4.0的概念，我们便开始想象和讨论工业4.0时代机器人完全代替人类工作的画面了。自从中国发布《中国制造2025》，鼓励和引导企业转型升级，推动智能化发展，中国迈向工业4.0的脚步逐日加快。　　但是，很多人担忧的“机器人让人类从此丢掉饭碗”的局面好像没有要到来的意思，那些活灵活现的机器大多也只是出现在新闻报道上的几家先进工厂。富士康的厂区搬了又搬，百万机器人计划口号大过实际。大规模的机器人换人并没有实现。　　工业成本日益升高，市场需要也在起伏摇摆，国家政策鼓励转型，这些因素显示着机器换人的必要性。道理我们都懂，可是，为什么机器换人这么慢，这么难?　　资金：传统机器换人投入太高　　在工业上使用的工业机器人，可不是像家庭里使用的服务机器人：几百块钱就能买一台(扫地机器人)。我们来算一笔账，工业上使用的单轴轨道机械手，加上一套伺服控制，只能实现一个水平方向上的移动功能，这样的造价便宜的几千元，精密的上万元。如果要实现立体动作，增加多个功能(抓、移动、放等)，保守估计都要十万元。假设一台机器人能代替3个工人，那么一个大约300人的中型工厂，要实一半的机器换人，就要投入五千万之多。　　实际上，机器换人的成本比我们粗略计算的要高很多。　　机器人造价太高　　机器人产线的改造技术要求十分严苛。机器人可能在目标产品做完之后，甚至做了一半订单缩减，就毫无用武之地了。如果要另外生产其他产品，那么机器人的生产线改造又是一个麻烦的大工程。近几年，受到市场和订单起伏不定的影响，小编曾经为一个工厂制作了一台非标机械手设备，造价大约十万元。工厂把机器拉过去使用了一个星期不到，生产的订单就做完了，机器就此闲置了起来。　　而使用工人的好处，便是“即插即用”，能够随时换岗，稍微培训就能从一种产品转到另外一种产品。在订单多的时候就多招人，在订单少的时候就裁掉一些员工，企业可以灵活运作。　　因此，要把传统产线完全改造成机器人换人的效果，投入的成本会非常高，需要几年才看得见收益，回报时间太长，让很多缺少资金的中小厂家望而却步。　　装备：机器人核心技术缺乏　　我国的工业技术薄弱，缺乏科技核心技术，机器人尤甚。　　机器人的核心在于电机，而电机的核心技术则掌控在外国企业手中。根据国际机器人联盟的报道，中国机器人数量占到了全球机器人数量的三分之一，但是绝大部分是德国、日本、美国等国家的品牌。中国品牌的机器人大多采用外国核心零件，然后自己组装，缺乏技术竞争力。虽然国产机器人价格便宜，但是据数据显示国产机器人平均无故障时间为8000小时，而外资品牌可达到5万小时。　　而随着信息和经济深入的全球化，国外品牌也意识到中国这个有着巨大潜力的机器人市场，国际巨头纷纷在中国设立战略基地，对我国自主研发技术造成极大的冲击。　　只有核心技术掌控在自己手中，机器换人的成本和门槛才能降下来。　　人才：专业技术人才短缺　　所谓的机器换人，“无人工厂”，并不是完完全全不需要人手。机器的运行过程中难免出现种种故障，机器人的系统设计和改造也需要有专业知识的技工。据统计，汽车行业平均10台机器人需要一名技术服务人员;非汽车行业平均5-6台机器人需要一名技术服务人员。　　但是，我国在人才培育的工作上向来不足以满足市场。一方面，机器人技术含量高，专业知识涉及广，加上各个行业各种机器人的差异明显，跨越较大，导致机器人的人才培养困难而长久。另一方面，国家和个人对机器人的知识储备不够重视，近几年来虽然开始倡导发展高新技术，但是企业的人才培养机制依旧不够健全，经常导致人才流失。　　机器人行业的技术服务人员缺乏，也间接地提高了机器人换人的代价，导致机器换人难上加上。　　专业人才培养是个大问题　　总结　　不是不想机器换人，实在是企业做不到啊。小编认为，机器换人不单单是企业自己的事情，也是整个国家工业的历史任务。引进发展资源、颁发引导政策、协助企业转型，在工业4.0的大门之前，还需要国家再推一把。

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我国智能制造系统构成

智能制造系统架构通过生命周期、系统层级和智能功能三个维度构建完成，主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究。如上图所示。生命周期是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合。系统层级包括设备层、控制层、车间层、企业层和协同层,共五层。智能制造的系统层级体现了装备的智能化和互联网协议（IP）化，以及网络的扁平化趋势。智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态五层。(1)资源要素包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，人员也可视为资源的一个组成部分。(2)系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂乃至智能制造系统的集成。(3)互联互通是指通过有线、无线等通信技术,实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。(4)信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享。(5)新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。

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“863计划”专家赵杰：对下一代工业机器人的思考

机器人变革有这三个“顽固分子”需解决

我国 智能制造系统构成

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