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【中國新聞周刊】機器人離“中國制造”有多遠

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日期:2018-08-10

 2015年11月23日,2015世界機器人大會在北京舉行。


 國家會議中心會場內,一幅展開的畫軸前聚集起了圍觀的人群,正在長卷上勾勒騰龍圖案的畫者卻全無緊張“神色”,不緊不慢地移動著它金屬鑄就的“手臂”——這是一臺高精度工業機器人。與一般人印象中的機器人不同,這臺機器人的造型看起來完全不像人,也無法與觀眾互動交流,它是“廣州數控”展示的新一代“赤金龍”系列機器人。結合離線編程技術,它可以繪制出長達4米的龍紋圖案。




 人們現在使用的機器人(Robot)一詞,是由1920年捷克作家卡雷爾·查培克創造的“Robota”一詞衍生而來的?;魅說男蝸蟠蠖嗬醋雜謨笆又興茉斕哪切┯兇爬嗨迫說腦煨?、能夠用語言交流的裝置。而在現實中,對于應用在工業生產上的大部分工業機器人而言,“機械臂”可能是對它們更準確的描述。


 據中國機器人產業聯盟統計,2014年中國市場共銷售工業機器人5.7萬臺,較上年增長55%,約占全球市場總銷量的四分之一。中國已連續兩年成為全球第一大工業機器人市場。據估計,未來5至10年,中國都將是全球最大的機器人需求與消費市場。


攻而不克


 當今國際機器人行業巨頭有“四大家族”之謂——瑞士ABB、日本發那科、日本安川電機、德國庫卡,它們占據著中國市場的主要份額。2014年,中國市場銷售的工業機器人中,國產機器人的市場占有率不到30%。在中國機器人廠商中,擁有百臺以上制造能力的僅有沈陽新松、廣州數控、安徽埃夫特等幾家。而且,在中高端的伺服電機、控制器、減速器等關鍵零部件上,大部分中國企業還要依賴進口。


 精密減速器是控制機器人關節運動的核心部件,日本的納博特斯克和哈默雷科兩家企業就占據了這一領域75%的全球市場。中科院自動化研究所復雜系統管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍介紹說:“精密減速器主要分為諧波減速器和RV減速器兩種。在這一領域我們國家也一直在攻關,但進展不多。目前美國已經出現了第三種(減速器)技術,而國內甚至知道這種技術存在的都很少?!庇捎諶狽誦募際?,國產機器人企業在零部件采購中議價空間狹窄,導致成本居高不下。


 而很多國外廠商本身就是核心部件的提供商,如發那科是世界上最大的專業數控系統生產廠商,安川是全球最大電機制造商之一,這使得他們在成本上具有天然優勢。此外,國外廠商還可以通過與主要核心零部件廠商的長期合作關系形成默契,因采購量大而拿到更優惠的價格。


中國社會科學院工業經濟研究所工業發展研究室主任呂鐵表示,購買零部件占國產機器人整體生產成本70%以上;其中,精密減速器占總生產成本的45%,而在日本這一數字僅為25%。


 國內并非沒有可以制造精密減速器的廠家,浙江恒豐泰和南通振康已實現RV減速器的小批量生產。但國內機器人應用企業雖然在測試國產RV減速器,卻都抱著觀望心態,真正購買的企業十分有限。精密減速器對軸承、齒輪的精度要求非常高,而齒輪的加工精度與數控機床等設備的精度密切相關,我國在這一領域尚處于技術追趕階段。一位業內人士說,“說到底,機器人的發展還要依賴一個國家制造業的整體水平?!?/span>


 早在20世紀80年代中期國家863計劃啟動之初,機器人就被列入重點攻關領域;“七五”以來,機器人產業亦始終榜上有名,“十二五”規劃中更將其列為國家戰略性新興產業。那么,國產機器人核心零部件技術為何攻而不克?


 對此,中國機器人產業聯盟專家委員會副主任郝玉成向《中國新聞周刊》介紹說,當時的科研體制,各項資源都集中在政府所屬的科研院所?!昂芏嗉際躋謊蟹⒊隼淳橢苯詠說蛋甘?,其中大多數的技術因為沒有辦法實現產業化就再也沒有拿出來過?!焙掠癯紗笱П弦島缶徒氡本┗倒ひ底遠芯克?,我國第一臺液壓伺服機器人、第一條全自動機器人噴涂生產線都誕生于此。但這些科研成果投入生產線之后,卻常常發生故障,因為影響生產流程,只能又卸下來??蒲謝褂朧諧∠嗤呀?,科研成果于是成了一張“鎖在抽屜的廢紙”。而這樣的問題如今依然存在。


征地、建園、砸錢


 2015年5月,國務院發布了《中國制造2025》發展規劃,其中機器人成為產業轉型升級、下一波智能制造的核心關鍵。在此之前,國家主席習近平也在兩院院士大會上引用“機器人是制造業皇冠頂端的明珠”的說法,提出要加緊進行機器人產業布局,搶占技術和市場制高點。


 近期,《機器人產業“十三五”發展規劃》(草案)基本制定完成,其中提出:到2020年,中國工業機器人年銷量將達15萬臺,保有量達80萬臺,將較“十二五”末期新增40萬臺;到2025年,工業機器人年銷量將達26萬臺,保有量達180萬臺。


 作為對一系列利好政策出臺的回應,廣東、浙江等地近期開始推行“機器人換人”,通過對購買機器人的企業給予不同程度補貼的方式,促進傳統制造業的裝備智能化。上海也已開始試水手機行業的“無人化工廠”,上海晨興希姆電子科技有限公司負責人姚文輝表示,按計劃,二樓車間年內實現無人線,至少60%崗位將被替換。


 對此,沈陽新松機器人自動化股份有限公司總裁曲道奎認為,“經過半個多世紀的發展,目前全球機器人擁有量不到200萬臺。而中國一年的汽車產量為2000萬臺?;魅俗魑恢植禱蛘卟?,規模非常小,機器人的替代率幾乎可以忽略不計?!?/span>


 他的結論來自國際機器人聯合會(IFR)的數據。2013年,韓國每萬名產業工人對應的機器人數量為437臺,日本為323臺,德國為282臺,全球平均數為62臺。在中國,工業機器人的分布密度除了在汽車產業能夠達到281臺/萬人,其他行業僅為14臺/萬人。后一組數字正是中國工業機器人市場被認為具有巨大增長潛力的原因之一。


 眾多技術限制使機器人只能局限在制造業中領域很窄的一部分里。曲道奎說:“全球平均99.38%的工作還是人來做,機器人替代率只有0.6%多一點。大量工作機器人不能替代,原因在哪兒?關鍵是機器人技術無法支撐?!蹦殼暗幕魅酥荒蘢齔絳蚧?、規定性的工作。在真正需要靈巧性的或者需要變通的環境中,機器人無能為力。


 實際上,中國目前擁有的500多家機器人公司中,還有一部分是研發交互軟件、人工智能等“泛機器人”概念的公司,真正生產工業機器人的廠商并不多。但伴隨著政策利好信號,中國機器人產業出現了值得警惕的泡沫現象?!凹負趺恐芏加興奈寮倚碌幕魅斯境魷?,就連有些縣也在搞機器人產業園?!斃濾苫魅瞬棵拋芫砹醭び濾?。


 截至2014年年底,全國已建或擬建的機器人相關產業園已經超過35個,產業園規劃面積超過3萬畝;到2020年,全國機器人產業規劃投資額將超過5000億元。


 2015年4月底,江西省政府官網發布消息稱,九江市星子縣總投資10億元的機器人產業園項目開工建設。此外,重慶市璧山縣、河北省固安縣以及香河縣,都在積極籌建機器人產業園。某些僅入駐兩三家本土企業的機器人產業園區宣稱,產值規模在幾十億元、上百億元不等。而據知情者透露,已建成的機器人產業園中,京津冀地區“做得最好”的天津產業園,工業機器人的產值也不過在兩三千萬元左右。國際機器人及智能裝備產業聯盟執行主席羅軍認為,當前國內的機器人產業園建設“已經處于失控狀態”,缺乏科學合理的頂層設計和行業規劃。


 實際上并不是有機器人企業的地方都適合建設園區,同時針對機器人公司的招商也非常困難,很多機器人產業園入駐率較低。四川成都機器人產業園后來更名為“創新轉化園”,就是因為單一定位為機器人產業園范圍太小,只好把招商對象變成更大范圍的智能制造范疇。


 用傳統的征地建園加招商引資的模式發展機器人產業,可能與《中國制造2025》的核心理念背道而馳。王飛躍表示:“如果機器人行業拿錢砸就能砸出成果,那中國早就沒機會了,畢竟發達國家還是比咱們錢多?!?/span>


 而在郝玉成看來,《中國制造2025》在機器人工業領域的核心目標,并不僅僅是增加一個行業的產值那么簡單?!爸悄苤圃觳皇撬的閔呱嫌酶齷魅司橢悄芰?,而是要用信息化、智能化的手段去改變你的制造過程,從以規模取勝的制造業轉型為以價值取勝的制造業?!?/span>


造“機器”易,造“人”難


 “在機器人行業,硬件相當于人的身體,軟件相當于大腦。照現在國內機器人行業的發展趨勢,我們將來的機器人很可能是四肢發達頭腦簡單?!蓖醴稍窘檣芩?,隨著互聯網技術的發展,傳統機器人已無法滿足社會發展的需求,社會環境的迅猛變化使機器人產業進入智能階段。包括谷歌、臉書(Facebook)、IBM在內的世界知名科技公司紛紛斥巨資,進駐人工智能領域,搶占智能機器人技術高地。


 機器人向智能機器人的演變,需要經過計算智能、感知智能向認知智能的轉變,集運動、感覺及思考功能于一體。目前,中國機器人技術的研發大多集中在第一階段,而國際上智能機器人發展處于感知智能階段。業內專家認為,后兩個階段,尤其是認知智能應該是未來機器人技術研發的關鍵。


 “過去我們制造機器人,主要是從機械的角度,從硬件著手,搭建"他"的骨骼?!鼻寤笱Ы淌謁鋦淮核?,“而今天的機器人需要的是肌肉,是大腦?!?/span>


 “就像電腦這個行業,中國在硬件方面一直投入很多,現在聯想把IBM都收購了,筆記本電腦它是老大。但是現在利潤的大頭都在軟件上?!蓖醴稍救銜?,在注重發展工業機器人和服務機器人的同時,不能忘記還有一個更高的山頭,那就是軟件機器人、知識機器人。這里所謂的知識機器人,就是能利用龐大的數據庫和復雜的算法,幫人們完成精確的分析、預測,或完成一些知識性工作的人工智能。目前,已經出現了能寫新聞的寫作機器人和能幫客戶**票的機器人投資顧問(Robo-adviser)。而結合線上的軟件機器人和線下的物理機器人,就是能完成更復雜任務的“平行機器人”。


 不過,比起讓機器人“思考”,讓它們學會“感覺”是更困難的。本屆機器人大會上吸引最多眼球的莫過于號稱“世界最性感機器人”的美女情感機器人Genminoid F。這款機器人的皮膚由硅膠制成,采用真人比例大小制作?!八輩喚鲇滌屑普嫻耐餉殘翁?,同時還能夠像真人一樣發聲、對話和唱歌?!八鋇暮誦募際跫慈現際?,正是中國當前所欠缺的。


 對于機器人來說,運算10位數的乘除法很簡單,要識別物體的形狀、顏色卻困難得多。而如果要讓機器人理解人類的表情、聽懂一句話的情緒就更難了。因為對只能進行邏輯運算的機器人來說,識別這些信息所需要的編碼極其復雜,而人類實際上也是在漫長的進化過程中才習得這些技能的。


 如今,深度學習算法及并行計算水平的提高,帶來人工智能在視覺識別、語音識別以及自然語言識別上的進步。2015年實現了機器視覺識別率超過人眼。學術界對機器人的研究由控制機器骨骼運動,進入到神經系統層面。但是機器人在自我認知、情感交互等方面仍需要較長時間才能實現。



 傳統機器人要想邁向智能機器人還有很多“功課”要做,包括更高精度的人臉識別、語音識別、動作感知等。好消息是,在“天網”或“矩陣”那樣的超級人工智能在暗地里打算毀滅我們之前,人類應該還有足夠的時間,為自己制造一個真正意義上的機器人。也許,治得了病、賣得了萌的“大白”,能夠在不久的將來真正出現。

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