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趙乃育/繪 |
我國目前已成為全球第一大機(jī)器人市場，但本土機(jī)器人研發(fā)制造水平在國際競爭中仍處于劣勢。其中，核心零部件關(guān)鍵技術(shù)久攻不克，嚴(yán)重阻滯我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，并加劇產(chǎn)業(yè)“國退洋進(jìn)”風(fēng)險。
國際機(jī)器人聯(lián)合會統(tǒng)計顯示，2013年外資企業(yè)在華銷售工業(yè)機(jī)器人總量超過27000臺，較上年增長20％，占據(jù)中國市場70％以上的份額。
核心零部件短板
減速器、控制器和伺服電機(jī)被稱為機(jī)器人的三大核心零部件，這三大核心零部件再加上本體，就可以成為一臺完整的工業(yè)機(jī)器人。雖然當(dāng)下我國本土機(jī)器人企業(yè)眾多，但RV減速機(jī)、諧波減速器、伺服電機(jī)與驅(qū)動、控制器等工業(yè)機(jī)器人核心零部件技術(shù)仍跟國外品牌有相當(dāng)差距，不少企業(yè)依賴進(jìn)口。
比如，中國企業(yè)制造工業(yè)機(jī)器人所需的減速器很大部分向日本減速器生產(chǎn)商購買，有代表性的是日本的納博特斯克和哈默雷科，這兩家的減速器在市場上占有絕對主導(dǎo)地位。伺服電機(jī)以歐美品牌最為高端，日本安川則是世界上最大的伺服電機(jī)供應(yīng)商。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，核心零部件之所以如此重要，是因為它跟機(jī)器人性能息息相關(guān)。以核心零部件中最關(guān)鍵的減速器為例，精密減速器使機(jī)器人伺服電機(jī)在一個合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度，提高機(jī)械體剛性的同時輸出更大的力矩，因此機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點。
與國外產(chǎn)品相比，國產(chǎn)核心零部件仍有不少差距。中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電控制及自動化系教授蔡鶴皋表示，我國核心零部件，特別是減速器的壽命、性能、噪音控制等都不行。“例如，機(jī)械臂運(yùn)動很復(fù)雜，有快有慢有正有反，我們的減速器就達(dá)不到要求，可靠性和質(zhì)量也不行。我們減速器噪音大，人家的很安靜。”
哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所副所長李瑞峰表示，國外機(jī)器人經(jīng)過了大量驗證，而國產(chǎn)機(jī)器人的穩(wěn)定性、壽命、精度等往往達(dá)不到預(yù)期。機(jī)器人要求高性能動態(tài)過程，只有在不斷試驗中才能對性能做測試，靜態(tài)是很難測的。
“人家的都經(jīng)過了大量驗證，你這個剛生產(chǎn)，能保證幾年不壞嗎？所以它必須有口碑支持，要等待示范運(yùn)用�！崩钊鸱逭f。
這在東莞盈動高科自動化有限公司的經(jīng)歷中體現(xiàn)得尤為明顯。該公司是國家“千人計劃”專家、美國堪薩斯州立大學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)博士莊德津及其團(tuán)隊領(lǐng)銜成立的，企業(yè)進(jìn)駐廣東東莞松山湖僅數(shù)年便成功申請了6項專利，其中3項為發(fā)明專利。
經(jīng)過多年的潛心攻堅，莊德津及其團(tuán)隊研發(fā)出達(dá)到世界領(lǐng)先水平的絕對值編碼器，這是跟伺服電機(jī)緊密相關(guān)的一個基礎(chǔ)核心零部件，打破了國外行業(yè)巨頭對該領(lǐng)域的壟斷局面，產(chǎn)品不僅獲得了包括來自德國等地行業(yè)權(quán)威的認(rèn)可，且銷售價格僅為國外行業(yè)巨頭的幾十分之一。
然而，公司副總經(jīng)理羅日輝在將擁有自主創(chuàng)新技術(shù)的領(lǐng)先產(chǎn)品拿到東莞一家大型制造企業(yè)推廣時卻碰了壁。
該大型制造企業(yè)主直言，其所使用的機(jī)器人設(shè)備每臺價值數(shù)百萬元，核心零部件全部來自國外廠家，而盈動高科生產(chǎn)的編碼器沒有經(jīng)過長時間穩(wěn)定測試，企業(yè)不可能為了節(jié)省編碼器這一核心零部件的成本，冒上整套設(shè)備可能因盈動高科提供的編碼器不匹配而損壞的風(fēng)險。該企業(yè)主提出，除非盈動高科能夠拿出長期測試穩(wěn)定的報告，不然即便編碼器的質(zhì)量再好，價格再便宜，他們也無法使用。
產(chǎn)業(yè)競爭力削弱
目前國內(nèi)機(jī)器人本體公司中只有廣州數(shù)控、南京埃斯頓、沈陽新松機(jī)器人等少數(shù)公司在進(jìn)行控制系統(tǒng)、驅(qū)動和伺服電機(jī)等核心零部件自主研發(fā)。不少國內(nèi)企業(yè)只是購買進(jìn)口零部件后集成組裝機(jī)器人，缺乏核心技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士擔(dān)憂，長此以往，“核心零部件之短”將致本土企業(yè)生存空間被擠壓，“國退洋進(jìn)”風(fēng)險放大。
由于缺乏核心零部件技術(shù)，我國企業(yè)在采購中議價空間狹窄，導(dǎo)致成本居高不下，市場競爭力不強(qiáng)。
中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院智能仿生中心副主任、廣東省機(jī)器人與智能系統(tǒng)重點實驗室副主任吳新宇表示，在工業(yè)機(jī)器人成本中，成本占比最高的為減速機(jī)，約占35%，伺服電機(jī)約占25%，控制器約占15%，機(jī)器人本體在總成本中占比不到25%。若缺乏核心技術(shù)，本體機(jī)器人企業(yè)可掌控利潤著實有限。南京某機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)，電機(jī)、控制器、減速機(jī)均從日本進(jìn)口，因成本過高入不敷出。
與國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)核心零部件嚴(yán)重依賴進(jìn)口形成鮮明對比，國際品牌工業(yè)機(jī)器人廠商很多本身就是核心部件的提供商，如日本發(fā)那科是世界上最大的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商，安川和松下都是全球最大的電機(jī)制造商之一，這使得他們在成本上具有天然優(yōu)勢。此外，國外工業(yè)機(jī)器人廠商還通過與主要核心零部件廠商的長期合作關(guān)系行成了戰(zhàn)略默契，因采購量大而得以拿到更加優(yōu)惠的價格。
“種種因素加起來，導(dǎo)致自主品牌工業(yè)機(jī)器人廠商對核心零部件的采購價通常遠(yuǎn)高于國際品牌工業(yè)機(jī)器人廠商，傳遞到終端就是價格競爭力并不是很強(qiáng)或者只能選擇性能難以保證的自主品牌零部件。”業(yè)內(nèi)人士稱。
缺乏核心技術(shù)，本土企業(yè)難進(jìn)主流市場。《經(jīng)濟(jì)參考報》記者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，與國外產(chǎn)品相比，目前國產(chǎn)機(jī)器人大多為非標(biāo)產(chǎn)品。
“核心零部件拿不下，生產(chǎn)非標(biāo)只是權(quán)宜之策。雖然能適應(yīng)國內(nèi)中小企業(yè)復(fù)雜多變的需求，但難以量產(chǎn)，10％的市場份額，有100多家企業(yè)激烈競爭，很難產(chǎn)生巨頭企業(yè)�！备吖ぎa(chǎn)業(yè)研究院機(jī)器人高級分析師陳超鵬說。
天津一家機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)的總經(jīng)理直言，囿于成本等考慮，企業(yè)退而求其次使用國產(chǎn)減速器，無論精度還是壽命都難與國外產(chǎn)品媲美，這決定了產(chǎn)品只能走中低端路線。
另外，核心零部件難以自產(chǎn)還致使后期維護(hù)受制于人。2009年，上海振華重工的迪拜自動化碼頭某國外品牌減速器出現(xiàn)大面積故障，收費昂貴、維修效率低下讓企業(yè)十分被動。工作人員何鋼說，現(xiàn)在振華使用的減速器由自己生產(chǎn)，單算制造的經(jīng)濟(jì)賬確實不如全球采購實惠，但加上國外減速器高昂的售后成本來看，自己生產(chǎn)還是劃算的。
而在運(yùn)用端，這種負(fù)面效果也顯現(xiàn)出來。中節(jié)能太陽能科技（鎮(zhèn)江）有限公司眼下使用的30多臺機(jī)器人價值4500余萬元，無一例外是國外品牌。該公司設(shè)備管理部副部長徐利民說，這些國外品牌的機(jī)械手極大節(jié)省了人力成本，提高了公司生產(chǎn)率。但是，由于技術(shù)壁壘的存在，后期維護(hù)很多時候都要尋求這些廠商的支持，而每一次都是收費的，這導(dǎo)致使用機(jī)器人成本居高不下。但是，相比較這種維護(hù)成本擔(dān)憂，他更擔(dān)憂的是使用穩(wěn)定性未經(jīng)過驗證的國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)品而出現(xiàn)問題。
“工業(yè)機(jī)器人如果安裝在生產(chǎn)線上，一旦壞掉，就意味著整條生產(chǎn)線都會受影響，這是我們無法承受之重。所以現(xiàn)在使用國外品牌機(jī)器人，也是無奈之舉�！彼f。
就在國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)處處受制的同時，外資機(jī)器人廠商已開始在國內(nèi)大舉“攻城略地”。目前，ABB、庫卡、發(fā)那科、安川等國際機(jī)器人龍頭企業(yè)加快在我國設(shè)立或擴(kuò)大直屬工廠的步伐。庫卡2012年在上海開設(shè)其在德國以外的全球首家海外工廠，年生產(chǎn)能力5000臺，占其全球產(chǎn)量的三分之一。
技術(shù)攻關(guān)竹籃打水
早在20世紀(jì)80年代中期國家863計劃啟動之初，機(jī)器人就被列入重點攻關(guān)領(lǐng)域；“七五”以來，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)亦始終榜上有名，“十二五”規(guī)劃中更將其列為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。但近30年過去，機(jī)器人核心零部件技術(shù)卻依然攻而不克、制而不精。
對此，多位業(yè)內(nèi)人士直言難以理解：“核心零部件搞了多輪技術(shù)攻關(guān)，錢也投了不計其數(shù)，為什么到頭來卻竹籃打水一場空？”
一名參與過863計劃機(jī)器人項目的科學(xué)家說，863計劃在推動機(jī)器人發(fā)展中有積極作用，不過也走了不少彎路。
他說，863計劃一開始定位是跟蹤國外先進(jìn)水平，追求高性能、高指標(biāo)，對國內(nèi)需要什么并沒有太多關(guān)注，后來指導(dǎo)思想有所轉(zhuǎn)變，提出了“要跟蹤也要沿途下蛋”�，F(xiàn)在的指導(dǎo)思想是要為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展重大需求服務(wù)，很多項目要以企業(yè)為主導(dǎo)，要產(chǎn)業(yè)化。
“中國一開始搞機(jī)器人就是學(xué)外國，20世紀(jì)80年代才列入計劃，但日本80年代已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了。過了30年，我們的產(chǎn)業(yè)化程度還沒有日本元年的程度高，我們比人家慢。有人說2014是我們的機(jī)器人元年，我們其實起碼慢走了30年�！彼f。
除了發(fā)展方向上曾經(jīng)走過偏差外，研發(fā)和運(yùn)用脫節(jié)嚴(yán)重也是長期制約核心零部件攻關(guān)的重要原因。一位機(jī)器人廠商直言，對一些高校和企業(yè)而言，科研項目就是拿錢工具。“我們曾與某高校合作，項目到手就開始分錢，真正用于研發(fā)的不足一成，效果可想而知�！�
南京埃斯頓自動化股份有限公司總工程師王杰高認(rèn)為，研發(fā)成果“下不去實驗臺，邁不進(jìn)市場”現(xiàn)象普遍，長期以來一些重大科技專項課題成果均出自高校和研究所，科研機(jī)構(gòu)往往關(guān)注成果鑒定和評獎，而不是市場。發(fā)表一篇論文，老師評職稱、學(xué)生得學(xué)位，唯一想不到的就是如何面向應(yīng)用。
“研究所出來的機(jī)器人乍一看能走能動，但真正需要它精密焊接時，卻對不準(zhǔn)焊點。技術(shù)創(chuàng)新不是做個樣品，而是要制成商品，技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品同樣存在‘最后一公里’，我們恰恰在這個環(huán)節(jié)差了一口氣�！崩ド饺A恒焊接股份有限公司副總經(jīng)理錢魯泓說。
核心零部件技術(shù)長期上不去，也跟整個國家工業(yè)體系基礎(chǔ)薄弱有關(guān)系。多名業(yè)內(nèi)人士表示，機(jī)器人的發(fā)展依賴于國家裝備制造業(yè)整體的提高，這是一個系統(tǒng)性的問題。即便是該領(lǐng)域的巨頭，也是在一個技術(shù)共享平臺上才能持續(xù)推進(jìn)。
比如，減速機(jī)和伺服電機(jī)對軸承、齒輪的精度要求非常高，國內(nèi)材料也無法滿足機(jī)器人的要求，而齒輪的加工精度取決于高端數(shù)控機(jī)床的能力，與數(shù)控機(jī)床等設(shè)備的精度密切相關(guān)，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，中國尚處于技術(shù)追趕階段。加工工藝的差距涵蓋了基礎(chǔ)材料和制造工藝水平兩方面差距。
未來我國工業(yè)機(jī)器人對核心零部件需求巨大。受訪企業(yè)及專家認(rèn)為，在創(chuàng)造良好的市場環(huán)境，讓機(jī)器人企業(yè)得到健康發(fā)展的同時，國家也要推動完善多層次的研發(fā)體系，加快基礎(chǔ)性研究，另一方面宜盡快出臺機(jī)器人產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)的國家標(biāo)準(zhǔn)，助推核心技術(shù)研發(fā)攻關(guān)。
（本稿件由記者孫洪磊、劉巍巍、馬曉澄、孔祥鑫、賈遠(yuǎn)琨、王瑩采寫）
