国外工业机器人发展历史回顾

文/张宇

在工业机器人发展的几十年过程中，美国、法国、德国、日本这四个传统工业强国都分别经历了什么？取人之长，补己之短。对于目前亟需完成产业升级、促进经济转型的中国来说，发达国家的工业机器人的历史发展路径无疑具有指导和借鉴意义。在下一代机器人技术成熟之前，中国工业机器人产业需要抓紧这一段弥足珍贵的赶超时间，实现跨越式发展。

在机器人发展历史中，曾有过日本在1980年被誉为“工业机器人普及元年”的记载。而当今业内人士普遍认为2014年是“中国机器人元年”。“元年”在这里包含两方面含义。一方面，2014年我国工业机器人市场销量超过日本市场，坐实全球第一大市场的地位；另一方面，日本自20世纪80年代起机器人使用量曾快速增长，预计从2014年起，我国的机器人市场也将进入与日本类似的、长达数十年的高速增长期。与机器人相关的企业、用户、地方政府、产业园区、投资者和科研机构对市场数据的关注度开始大幅增加。一时间，似乎所有业内人士都在等待机器人市场更大的爆发。这是国人对我国工业机器人产业兴起的由衷期盼。

在我国七大战略性新兴产业中，有五大产业涉及智能制造装备，其中机器人是其中最核心的装备。技术的发展总要与社会经济发展相协调，机器人市场的繁荣无疑加快了国产机器人技术的进步。客观地看，我国机器人产业还十分薄弱，目前，国产工业机器人的国内市场占有率不超过10%。

本文针对国内工业机器人市场的爆发引出了两点思考：我国的工业机器人产业应如何提升？什么样的机器人成长道路才能更好地促进我国经济的发展？

我们在关注机器人市场的同时，更需要关注机器人产业背后的发展规律。国外许多发达国家的机器人产业已走在了我们前面，他们的发展经验和教训值得我们吸取和借鉴。美国偏重基础研究模式，法国则注重研发培训交流模式，德国采用以技术促经济的模式，而日本则发展产业融合模式。这些，在其特定的历史背景和各自国家不同的发展阶段中起到了积极的作用。但我们也应看到，任何模式都有其局限性和时效性，在促进产业发展的同时也带来了不少问题。

能否拿到美国“绿卡”？

虽然工业机器人出生在美国，然而半个世纪以来其受重视的程度却忽高忽低，可以说工业机器人在美国拿的是“短期offer”。美国工业机器人尽管前期的技术相对成熟，但由于没有采取正确的策略，失去了大部分市场，没能更多地发挥出先进技术推动经济发展的优势。现在，美国提出“重振制造业”，其所关心的是新一轮全球竞争中的产业优势，当然也不排除因就业岗位而重新关注制造业的成份。美国将研发重心放在了如何利用机器人改善工作环境，辅助生产的同时吸引工人，而并非替代人工。工业机器人在美国的诞生与成长

1960年，美国联合控制公司买下美国机器人发明者乔治·德沃尔（George Devol）的专利，成立优尼梅生（Unimation）公司，生产出了第一批工业用途的机器人，称为优尼曼特（Unimate）。而“工业机器人”（Industrial Robot）一词由美国“金属市场报”于当年提出。20世纪70年代中期以前，美国是工业机器人最大的生产、出口和技术转让国。此后，由于政府减少了研究开发方面的资助，一些具有重大突破性的机器人技术则由美国公司以与国外公司合作，或引进相关技术而得到。美国市场中，国产机器人的比例一再下降，Unimation公司更是在1988年被瑞士的史陶比尔（Staubli）集团收购。

从1986年开始，美国的工业机器人产量的增长率开始下降，当时最大的机器人制造公司GMF闲置了三分之一的劳动力。但同时，美国的Adept公司和CA公司的机器人产量却逐年上升。原因是这两家公司针对美国家电和电子行业的需求，发挥出自身专长，生产出带有视觉功能的装配机器人，利用下一代技术迎合了用户的新需求，占领了美国60%的机器人市场。因此，与其说当时机器人市场饱和，不如说当时主流机器人产品的性能满足不了客户的实际需要。上世纪80年代很多美国公司和研究机构认为，在自动化生产中是否使用机器人，应根据自身的实际需要，不能盲目追求高新技术。实际上，要主动贴近市场需求并开发出适合的产品是不容易的。

机器人技术和产品最先在美国出现并非偶然，它是美国社会技术和经济发展的必然结果，也是在社会需求的刺激下经历了相当长的储备时间之后才实现的。由于美国过分强调基础研究，没有重视将机器人技术与本国的经济发展和社会需求相结合，因此后续也就没有能够形成更具竞争力的工业机器人产业。制造业的争议一直存在

受制造业背景的影响，工业机器人在上世纪的美国发展的很不顺利。美国制造业的争议和分歧体现在宏观的产业政策、中观的公司模式和微观的产品应用等多个层面。

上世纪80-90年代，由于重视产业政策，经济飞速发展，日本对美国产生了很大的竞争优势，一场有关产业政策的大辩论在美国学界率先兴起，而后迅速遍及世界各地。在美国的这场大辩论中，仅有少数学者对机器人产业政策表示认同。这一时期的美国政府也确实未能够对工业机器人提供有力的产业扶持。结果，工业机器人领域的“四大巨头”没有一家来自美国，美国错失了上世纪80年代工业机器人发展的黄金期。

美国企业与其他国家的企业一样，希望将技术优势转化为市场优势，但相比而言，他们更乐意促进新技术浪潮的诞生，并由此开创一个新兴行业，而非直接定位于使用新技术、生产新产品。他们更倾向于不生产成品，而是设计与升级核心部件，或掌握不断升级的品牌。

美国机器人公司最早投入到工业机器人产业，反映出美国具有刺激新产业的大环境，但大部分的竞争优势到此便即告结束。因工会制度和企业外部环境的影响，美国企业把工业机器人的发展方向引至功能复杂的机型，以及较冷门、差异较大的产业领域，没有在工业装备制造领域形成规模化、系列化的竞争优势。目前占美国工业机器人市场份额最大的是汽车生产领域，其主要供应商是瑞士的ABB以及日本的发那科（FANUC）等企业。工业机器人诞生于美国，结果产业浪潮的中心却离开了美国。归途？征途！

美国需要什么样的工业机器人？或者说什么样的工业机器人能够在美国重新立足，并得到重用？其关键在于美国机器人创造的价值和附加价值是否够高，找到了高价值空间也就找到了归途。

生产制造行业目前所面临的挑战已由降低成本转变为提高效率。例如，就2014年初报道的谷歌（Google）和富士康（Foxconn）合作开发新的机器人制造技术一事，有人认为，自动化制造流程可能给美国经济带来福音，由于这种模式在提升生产效率的同时还能降低人工成本，所以有望吸引这类企业重返美国；同时，还有人担心，在失业率高企、收入高度分化的当下，这种模式反而会将美国工人群体中仅存的一些中产阶级彻底消灭。尽管机器人将在制造业中占据多大比例仍有待观察，然而美国在这一领域无疑已进入转型阶段，其中涉及的种种问题也十分复杂，远不是“要机器人还是要就业”这么简单。

从应用普及的角度来看，美国的工业机器人年销售数量仅次于日本，算是领先国家之一。美国工业机器人之前的发展模式其实是应用与服务模式，即采购、成套设计、安装调试与后续服务相结合。美国国内生产普通的工业机器人较少，企业需要机器人时通常由工程公司进口，再自行设计、制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。因此，美国当前所谋求的不仅仅是在已经成熟的大规模生产领域对“传统”机器人的进一步应用普及或功能完善，而是结合其新的经济发展战略，将智能化的“新一代”机器人进一步普及到各种个性化、定制化产业的中小型企业中。这一战略的实施目的是达到技术上的重大领先以及整个社会生产力的根本性提高。因此无论是从技术水准还是影响意义来说，美国对工业机器人产业的发展定位都是非常高的。美国工业机器人的未来之路，是归途，更是征途。美国工业机器人的转型与创新

在美国为创新而生的体系中，随着应用环境和需求环境的改变，美国工业机器人的转型与创新主要表现在以下三个方面：一是生产线以外服务功能的增加，二是基于通用操作系统的机器人开发平台，三是与3D打印等先进制造方式、技术的结合。

截至目前，多数工业机器人都是针对具体的任务而设计的，流水线环境下开发程度较高，脱离该环境后通用性极低。另外，从2011年美国各行业的机器人密度（每万名生产工人所占有各种用途工业机器人的数量）来看，汽车行业是 1104台/万人，但其他行业却只有 72台/万人，发展很不均衡。在美国机器人发展路线图中，未来工业机器人的发展中将较少专注于大规模生产，而更多地集中在生产定制产品上。与之对应的公司不再是通用汽车等大规模生产实体，而更多的是中小型企业的生产。这样的经济更加依赖适应性、易用性等因素，以利于小批量订购产品。通过开发和采用下一代机器人技术可以使美国继续引领世界，有利于提高工业生产效率，尤其是有利于中小型企业。这类工业机器人（例如美国Rethink Robotics公司的机器人Baxter）正在从工业流水线用机器人向工业环境下的服务机器人转变。

手机行业随着iPhone的出现而被彻底颠覆，硬件通用化、软件平台化、应用个性化是当前智能手机的主流趋势，机器人也在向这一趋势发展。可以说，工业机器人通用操作系统发展背后的源动力是对成功商业模式的复制和模仿。例如，美国谷歌（Google）公司正在考虑创造一个通用性更强的平台，以便以更低的成本应用于各行各业。众所周知，谷歌开发的安卓（Android）系统是一款廉价、易用、易传播的系统，若能够在机器人领域也实现该特性，势必为整个机器人行业带来翻天覆地的变化。另外，美国Willow Garage公司也开发了机器人操作系统ROS，领衔十余家公司成立ROS-Industrial联盟（RIC），试图实现打造开源机器人平台的梦想。

技术密集型生产的高科技产品需要的是更先进的自动化水平，将不局限于流水线生产模式，机器人与3D打印的结合便是如此。3D打印是增材制造技术的一种表现，能够“凭空”打印出想象中的任何物品。3D打印技术能制造出更多类型、更高质量的机器人。从打印到组装，机器人能够实现全自动化3D打印，“克隆”自身。机器人技术又能助力3D自动化制造，机器人甚至可以“打印”智慧城市的各种建筑模块并进行“安装”。两者的结合，使得其强大的制造力和广泛的应用为我们的世界带来一个全新的格局。机器人与商业息息相关

2010年美国《商业周刊》（Businessweek）杂志曾推出了“全球最先进机器人排行榜”。全球排名前10的先进机器人八成来自美国，没有一款是工业机器人。同时无法忽略的是，自动化对美国就业市场的影响至今仍不确定，连在最富想象力的美国大片中，对工业机器人重视程度都表现的非常吝啬。这不能不说工业机器人在美国社会中的地位有限。

在美国的创新中，技术领先但商业失败的例子很多，美国也比其他国家更重视商业运作。商业机会将使得美国本土工业机器人获得“绿卡”。美国新一轮工业机器人发展的立足点，一定与商业有关。美国商业领域的创新一直是我国各行业积极学习与模仿的对象。从谷歌与富士康（Foxconn）的合作，我们可以看出，从商业角度出发去探索工业机器人的发展方式，美国已开始行动。

法国工业机器人的复兴之路

科技能够为社会带来进步，但也会为传统制造业带来困扰：接受高科技，往往意味着对已有人力资源大幅度的调整。法国在社会的科技进步历程中，曾一度通过放弃发展工业机器人来缓解产业结构转型的问题，但至今仍无法解决劳动力升级的大趋势下应用型人才短缺的问题。我国发展机器人产业，需借鉴法国的得失，探索通过培育应用型人才来提升高新技术产业快速发展的道路。法国工业机器人曾是后起之秀

法国曾是欧洲的机器人强国。虽然在20世纪70年代末才大规模开展机器人技术的研发，与美国和日本相比已经晚了很多，但随后其发展非常迅速。根据国际机器人联合会（IFR）公布的数字，法国的机器人总数在1986年已处于世界第4位，欧洲第2位。当时法国大概有50家机器人制造公司和23个机器人研究中心。法国机器人的应用水平和应用范围也达到了世界先进水平，个别应用场合甚至超过了日本。汽车产业是法国工业机器人最大的用户，大约占法国机器人总数的40.9%。法国汽车产业的机器人中，77.6%是国产机器人。这主要是由于汽车集团内部自研自用所导致的，同时投资的良性循环也引发了机器人的大量安装。

法国机器人的研制和开发能够在起步较晚的情况下奋起直追，除了其原有较强的工业基础之外，主要还有以下几方面的原因：一是法国政府大力支持研究计划，建立了完整的科学技术体系。法国很重视通过附属于政府机构的机器人实验室来开展研究工作。当时政府每年投资1亿多美元用于机器人的研制。二是法国注重基础研究和专业人员的培训。几乎所有的大学都设有机器人学系，使之成为像计算机科学那样普及的一门课程。法国政府在1983-1985年的三年中，曾投资3.5亿美元用于机器人的研究开发和专家培训。三是法国注重国际合作与技术交流。法国在机器人的研发上走联合之路，即注重国际间，特别是欧洲国家之间的合作与交流。原法国总统密特朗提议的“尤里卡”计划的合作项目中，涉及机器人的有9项之多。四是法国注重计划性。法国制定的机器人研发计划，虽然也和许多国家一样是以政府为核心来协调各部门、组织和企业等机构，但非常重视对不同的研究领域和需求，制订不同的、有针对性的计划。关键时刻政府“缺位”

法国的工业机器人新安装数从1986年开始明显下降，随后其工业机器人产业逐渐走下坡路，到2010年工业机器人仅处于世界第10位，欧洲第4位。机器人安装速度下降有以下原因：一是从技术来看，第一代示教再现机器人已无法满足更多需求，而下一代机器人的技术开发尚需一段时间。二是从市场需求看，原有的机器人应用大户如汽车产业和机械制造业的需求已日趋饱和。三是从社会观念上看，20世纪70-80年代那种认为机器人是产业竞争新武器的神话已被人们逐渐打破。

但除此之外还有因政府“缺位”导致的深层次原因：一是在研究合作方面，法国的大学及一些独立性研究课题过于偏重基础性研究，又与工业界合作较少，随之产生了基础研究与实际需求相脱节的问题。二是在技术融合方面，同样具有划时代意义的汽车生产技术和机器人应用技术未达到携手共进的效果，基于应用层面的新技术开发程度不够。三是产业布局方面，法国未形成具有规模和竞争力的工业机器人产业，以至于后来大部分企业被国外公司所收购，仅有几家小型企业留存。例如，在1999年意大利主营工业自动化系统和机器人的柯马（COMAU）公司，分别并购了法国西雅基（sciaky）公司和雷诺（Renault）汽车公司中各自独立的机器人子公司。复兴之路伊始

基于欧洲合作“开放框架”的尤里卡计划（Eureca Program）对法国工业机器人产业帮助较少，未能及时拿出具有前瞻性的国家产业战略又让法国工业机器人错失了发展良机。但近年来法国重整旗鼓，重新走上了工业机器人的复兴之路。2012年5月阿尔诺·蒙特布尔（Arnaud Montebourg）出任新成立的生产振兴部部长一职，他在出席当月的第三届里昂创新机器人展览会时表示，目前法国机器人技术发展整体水平十分落后，法国政府将重点发展这一领域。此外，他还宣布启动一项投资1亿欧元的机器人计划，以提高法国在该领域的竞争力。虽然法国的工业机器人技术正处于起步阶段，但他对未来前景充满信心。这位部长的目标是，到2020年，法国成为这一领域的“全球领跑者”。并表示，“到2020年，法国必须跻身机器人技术全球领先者的行列！”此外，蒙特布尔部长认为，机器人技术领域将会为法国创造“数十万个就业岗位”。目前，德国拥有约10万台机器人，而法国仅拥有约3.5万台机器人。

2014年3月4日，蒙特布尔部长在考察巴黎的一处无人驾驶微型车项目时的讲话中再次提及机器人的投资和预期的效果——法国政府计划从2014年至2020年的7年时间里在机器人领域投资8亿-10亿欧元，并且机器人的应用将涉及到各个领域。法国机器人行业协会主席布鲁诺·博内尔（Bruno Bonnell）表示，在机器人领域发生变革带来的影响将更甚于19世纪的工业革命。为了出发，还要为了走的更远

早年间，法国仅从满足国内需求和市场出发进行工业机器人的研制，既未像德国那样把工业机器人当作国际竞争的手段，也未像日本那样让汽车产业和工业机器人产业齐头并进。而今的工业机器人复兴之路仍是从解决目前的社会就业需求出发，还没能在产业方面拿出更多的有效措施。法国希望把发展工业机器人、创造就业空间当作机器人复兴之路的起点，但是如果不着手大力发展本土的工业机器人产业，法国的制造业将再次犯下战略性错误。

从技术角度来看，法国面临的问题相当严峻。迄今为止，全世界已投入使用的工业机器人已发展到了第三代。1986年，法国生产线上广泛使用的是从事焊接、喷漆、上下料重复性作业的第一代机器人。同期德国进行技术攻关、产品升级的是具有感知功能，可在轨道上活动，并能做组装之类较为复杂性工作的第二代机器人。在第二代基础上，目前德国、日本已具有初步判断思考和处理问题等功能的第三代机器人。法国在服务机器人方面虽然有数个多年研究的、具有国际领先水平的研发团队，但在第三代和第四代工业机器人的技术与经验方面，其积累仍显不足。别忘了路上的绊脚石

机器人技术集合高智力、高技术于一体，是知识密集型技术，它的发展必须依靠创造性智力劳动。所以，机器人产业的发展不仅取决于支持它的硬设备，更重要的还取决于支持它发展的人才智力。不仅如此，其对应的人才培养模式也有“实践出真知”的特点。20世纪80年代，雷诺（Renault）汽车公司能够主动密切地与政府附设的研究机构合作，为本公司采用的汽车装配线成功地制造机器人的研发方式本来是一个很好的产学研合作模式，但却仅仅停留在了第一代工业机器人阶段上。从法国20世纪工业机器人组织研发过程中留下的遗憾可以看出，按照学、研、产单一的线性顺序来发展第三代工业机器人乃至第四代工业机器人领域，已无法满足这一技术研发的组织规律。

良好的产学研合作模式能够助推产业结构的转型和升级。将应用型人才从使用工具者转变为优化工具者，甚至是开发工具者，是产业发展过程中人才培养和人才竞争的有效手段。无论从产业发展的人才储备角度看，还是从工业机器人有效研发的角度看，应用型人才基础薄弱等因素使法国发展工业机器人产业无法在短时间内追赶和超过德国。如何让应用型人才，尤其是从高校毕业后直接进入到企业，并拥有参与工业机器人的现场经验和创新动力的人才，能够肩负起研发第四代工业机器人的重任，是法国工业机器人复兴路上的新课题，也是让现代知识管理理论能够得到有效实践的重要选择。

应用型人才的缺失让法国工业机器人等高新技术产业的成长步履蹒跚，忽视高校等研究机构与工业界的研发合作，尤其是人才培养合作，使法国工业机器人增速缓慢。我国必须全面重视机器人和自动化技术人才培养和教育，仅仅依靠现有的高校教学内容和模式是远远不够的。应用型人才是工业机器人发展的关键，也是中国工业机器人赶超发展的关键。

德国工业4.0“续签”工业机器人

工业机器人在上世纪80-90年代的德国工业和经济发展中起到了两个重要作用，一是在以技术竞争为主的国家发展战略推进中起到了示范带头作用。二是在“工业2.0”向“3.0”升级的过程中起到了承前启后的作用。而今，德国率先出台的“工业4.0”方案又将依靠机器人，德国“质造”与“智造”都离不开机器人的支持和帮助。质量的保证是提高智能工业发展水平的前提和基础，我国制造工艺与质量水平的整体提升同样也离不开工业机器人的大力协助。“白手起家”的欧洲冠军

比起1967年日本从美国就已进口第一台工业机器人，德国起步较晚，同时面临重重困难。1970年，前联邦德国开始涉足机器人领域时遇到了经济环境不景气的压力，研发经费不足，设备投资逐渐下降。但政府认识到他们在技术积累上的优势，应该实行以技术促进经济发展的政策。当时前联邦德国的一位技术研究部部长认为：“世界一切发达国家都在利用技术手段改进经济状况。国家间的差距关键在于是否开展被工业利用的技术革新。通过研发活动增强国际竞争力能很好地改善前联邦德国的整个经济状况。”后来，前联邦德国的实践与成就证实了他的预言。

1972年前联邦德国还没有一家制造机器人的工厂。但在以技术竞争作为国家发展战略的大环境影响下，1978年前联邦德国已出现了42家制造机器人的公司。前联邦德国政府更是将机器人技术列为上世纪80年代首要的攻关项目，并制定了专门的研究计划。根据国际机器人联合会的信息，截至1986年，前联邦德国使用机器人的总台数已超过了1万台大关，总数量占欧洲第1位，世界第3位，仅次于美国和日本。短短15年间，前联邦德国就成为了世界上屈指可数的工业机器人大国。现今，德国库卡（KUKA）机器人更是成为了国际工业机器人领域的“四大巨头”之一，2012年相关收入达到145亿元。工业机器人的“逆生长”

根据机器人联合会公布的统计数字，1986年工业机器人新安装数与1985年相比，美国下降了2000台、日本下降了1000台、意大利下降了400台，英国、法国和比利时均有明显下降，而前联邦德国却在同一时期净增了1400台。为什么时间相同，不同国家之间的差别却如此之大？这完全是由地域不同造成的吗？

分析其机器人的产品技术和需求结构，有两个重要表现：一是前联邦德国着手研制了带有一定感知功能的第二代机器人，其成熟速度比同期的美国和日本都要快；二是前联邦德国各汽车制造厂持续不断地向机器人公司购置该种具有感知功能的焊接用机器人。

更深层次的原因涉及以下两点：一是当时前联邦德国掌握在大学和研究院中的科研经费占36.5%，而掌握在民间企业手中的科研经费高达63.5%。这种资金分配比例是理论研究和应用研究能够均衡发展的重要保障。二是科技进步促进生产的发展是有条件的，那些同生产需求紧密联系的技术进步才更能起到提高生产水平的作用。前联邦德国机器人技术与社会需求紧密结合的重要体现莫过于1985-1986年以来第一代机器人向第二代机器人的转移，并由汽车制造行业向其他制造行业和其他行业的扩展。从此，德国逐渐成为了工业机器人应用大国和制造强国，“欧洲工厂”、“欧洲经济的火车头”、“德国品质”等让人称羡的背后，处处可见工业机器人的身影。再次“逆生长”

1995年是20世纪90年代德国经济衰退的第三年。在1993年若有人预言其机器人行业增长率能达到15%，就会被人看作是幻想家。然而现实却出乎所有人的意料，德国机器人行业1995年的同比增长率达到了22%，1996年更是达到了63%。在经济衰退期机器人能够“逆生长”，除机器人能够配合汽车改型换代开辟新的生产线外，还与当时德国企业生产模式的改变有关。

20世纪80年代末至90年代初，部分德国企业为了自身的发展，重视短期成本核算，将产品的生产转移到低工资国家。1995年，机器人的增长使更多的企业认识到，比起“转移生产”来说，自动化是更好、更经济的办法。实现自动化不仅可以继续为德国创造价值，配件厂商也可以利用贴近客户的优势，更好地适应“及时加工”的新需求。同时还能够避免因“转移生产”而造成技术流失的风险。在长期利益获取比短期费用节省对企业发展更为有利的同时，大量使用机器人很快成为企业的一项发展战略。

德国机器人能抓住环境变化产生的契机，更主要还是凭借其自身技术和质量的过硬。以莱斯为例，其机器人从设计、制造到组装测试均采取一流的质量控制措施。在设计上，机器人机械部件全部采用有限元最优模块化设计，以获得高刚性、高精度的机械构建；在制造上，机器人机械部件经数控机床加工后，全部需要经过三坐标自动测量机测量合格方可投入组装；组装测试后，还需要进行数百小时的连续运行考核。德国的机器人品质优势就是这样一点一滴地积累完成的。工业升级的好助手

我们常用“1.0”至“4.0”来标示工业进化升级阶段：“工业1.0”使机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础的模式转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。“工业2.0”使零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。“工业3.0”使生产过程高度自动化，自此机械能够逐步替代人类作业。“工业4.0”将在今后十年左右进入“分散化”的生产新时代，通过监控生产制造过程等方面的网络技术，实现实时管理。

20世纪70年代以后，随着电子工程和信息技术充实到工业过程之中，初步实现了生产的最优化和部分自动化。相关的精益生产（Lean Manufacturing）理论在装配生产领域表现的尤为突出。当时很多企业认为在人与人高度协作的方式下不需要机器人了。后来大家意识到在高工资的德国，除了通过自动化提高每个工时的劳动生产率外别无选择。继而德国总结出在经济景气时必须实现自动化以提高劳动生产率，在经济不景气时实行合理化生产降低成本的原则。可以说，在“工业2.0”迈入“工业3.0”的过程中，机器人很好地起到了承前启后的作用。机器人领衔“工业4.0”

一个国家新技术的出现并不是偶然的，是社会技术经济发展到一定阶段的必然结果，是在社会需求的刺激之下经历了相当长的技术储备之后实现的。德国工业4.0的出现也是如此，工业机器人的成熟应用加速了它的实现。从德国工业4.0计划的描述可以看出，在这次升级规划中，机器人作为重要的智能装备，与信息系统均是关键因素。

德国的工业4.0告诉我们一个简单而又实用的道理，那就是产业规模不是衡量国家工业竞争实力的唯一标准。现代化生产并不仅在于规模较大，也在于其具有与传统生产方式不同的模式：不仅是从技术的角度出发去找资源、找市场，更多地是从市场出发寻找资源和技术。

20世纪90年代，美国抓住了新出现的信息技术并大力发展，使其经济突飞猛进。德国却在争论，到底是要搭上信息技术快车，还是继续大力发展德国的传统工程技术。相对于美国为了创新而催生出的明星公司，德国更喜欢那些能够打下百年基业的隐形冠军。现今，信息技术使全球化竞争进一步加剧，让德国深深感到了巨大的压力。德国工业4.0将信息技术和其传统工程技术很好地融合在了一起，这将成为其经济新的增长点。

机器人为何可以继续参与到新一级的工业革命中？这主要与机器人的自身特点有关。机器人的灵活自如是其区别于传统自动化设备的最大特点。它可以根据其工作对象和要求进行编程，同样也可以并入整个基于信息管理的生产控制网络，采集数据、反馈信息、执行操作。当然，这就要求为使机器人适用于自动化生产，需时常更新产品设计。没有功能和用途上的创新，会导致机器人“吃不饱”、“成长慢”。工业机器人未来的市场仍聚焦在技术如何满足用户的需求上。

工业4.0中智慧工厂和智能生产中信息管理与机器人应用的结合，不仅让机器人再次成为工业发展史中的关键“人物”，而且为下一代机器人技术的尽快成熟带来契机。德国工业4.0的出台给我们带来了启示——除了汽车生产等传统产业与机器人产业协同发展的关联度将持续保持在较高水平外，面向未来的、更高水平的、信息管理下的智能生产模式的出现和大量复制，将是机器人产业在我国和其他国家快速发展的一个重要推动力。

日本：如何保持“长盛不衰”？

日本被誉为“机器人王国”，其工业机器人能够在世界范围名列前茅，得益于发展初期的顺势而为：经济的需求令其应时而出，政府恰如其分的干预使其顺利成长，企业的努力培育使其茁壮发展。回顾发达国家工业机器人的发展历史，我们不难发现汽车行业是工业机器人应用最早、最广泛的领域，很多机器人的技术也正是从汽车制造中孵化出来的，在这些国家中日本做到了极致。近年来，日本已将机器人产业提高到国家产业战略层面。日本企业在努力拓展中国等海外工业机器人市场的同时，在技术与产品创新方面仍保持强劲的动力。工业机器人成为“机器人王国”主力军

日本在1968年由川崎重工业公司从美国优尼梅生（Unimation）公司引进了机器人和机器人技术，建立起生产车间，并于1968年试制出第一台川崎的优尼曼特（Unimate）机器人。日本对机器人的研发与大量应用，源于20世纪70年代汽车产业对生产质量、成本、产能和人工的需求，各大汽车厂商纷纷引入机器人进行规模化、集群化生产，之后日本便实现了工业机器人“全天守候”、夜间“无人工厂”的诞生。除了日本汽车产业长期的高度竞争以外，在当时的社会背景下，经济的需求更加刺激了工业机器人的成熟和发展。1973年10月爆发的第一次石油危机迫使日本不得不降低其经济增长速度。这使得，劳动力市场的紧张程度大大缓解。但是，较高的石油价格和其他自然资源价格导致商品价格大幅度增长，劳动力成本随之提高。另外，工厂的设备生产能力也受到工作形态转变的影响。当收入条件转好时，日本工人对夜班的工作意愿很低。工业机器人的出现则适时地达到了节约生产成本和提高生产力的双重效果。

日本政府注意到要想抑制这种成本推动型通货膨胀，就需要提高劳动生产率。为此，日本政府积极鼓励私人企业向自动化领域投资，非常重视机器人的产业化、商品化，并在政策、奖金、税收等方面给予扶持。经过不断地努力，日本1980年就取得了显著成效。工业机器人的产值达700亿日元，比上一年增长了185%。于是1980年被产业界人士称为“工业机器人普及元年”，以示纪念。实际上，日本机器人产业的长期发展中，政府直接牵头和参与的程度较小，更多是依靠日本机器人厂商背后关联产业的支持（主要包括电子电机类、机械类、运输类和钢铁类四种产业），以及机器人厂商根据自身特点采取不同的垂直整合策略。日本机器人产业背后，是各个重要上游产业的支撑。而其他国家没有像日本这样具有完整的机器人产业集群。这个产业集群中，机器人制造企业和上游供应商、下游应用客户之间联系紧密，在很多时候，他们的关系是一体多面的，彼此的密切配合加速了该产业的创新。

日本企业最开始研究机器人，是为了解决自20世纪60年代起人工严重不足的问题。之后机器人能够在日本顺利发展得益于终身雇佣制度保障前提下的工会支持，大量工程师出身的管理层较少受到短期盈利压力的影响、可以长期决策，企业重视长期改善机器人的质量，以及自动化生产、工作流程修改和产品质量提升等新生产形态的要求。英国首相撒切尔夫人曾由衷地赞赏日本机器人，她在1981年6月伦敦国际机器人展览会上指出——日本使用机器人的数量是世界第一位的，但其失业率在西方国家中倒数第一；而英国应用机器人最少，失业率却是西方国家中最高的。

日本在1987年就成为了全球最大的工业机器人生产国和出口国，大约有300家日本企业生产出3000亿日元的工业机器人，在产品的深度和广度上已站在世界前列。世界四大工业机器人巨头日本占其二，分别是发那科（FANUC）和安川电机（YASKAWA）。到目前为止，日本累计生产工业机器人总数占世界的40%左右。机器人与汽车工业相辅相成

汽车工业的主要特点是产量大、生产节奏快、产品一致化程度高、消费者对汽车质量要求越来越高，这些是促使机器人在汽车工业应用越来越普遍的重要原因。日本工业机器人和汽车工业良好的协同发展，具体体现在以下两个方面。

一方面，工业机器人提高了日本汽车工业的发展水平。日本在二战结束后仅13天，国会就开始讨论如何发展汽车工业，当时日本汽车工业的起步已比欧美国家晚了约30年。仅50年后（即20世纪90年代），日本汽车即可占据美国四分之一的市场份额，而美国汽车仅占日本1.5%的市场份额，并且在双方的零部件贸易中美国存在128亿美元的逆差，由此引发了著名的美日汽车贸易战。日本“先抢市场后求利润”的竞争战略是基于日本汽车物美价廉的特点，形成该竞争优势除了日本政府推动的力度和方法等外部原因，汽车工业内部的两个重要原因是重视了科学化的生产管理和先进生产装备的大量使用。前者主要是通过柔性制造系统（Flexible Manufacture System，以下简称FMS）实现的，后者是由于机器人在装备中起到了重要作用。欧洲及美国对FMS的开发比日本早，但对FMS的使用在20世纪80年代中期就已落后于日本，而且日本的工业机器人在当时便成为FMS系统中的主要装置之一。

另一方面，汽车工业带动了日本工业机器人技术和市场的发展速度。从技术的发展来看，在日本的汽车工业中，车身装配生产线早在1970年就已经开始使用机器人。因生产效率总体需求的提高，促使了机器人性能的提高。以焊接工艺为例：日本将之前的专用焊接机升级为焊接用机器人，将应用范围从普通焊推广到定位焊；因焊接工人围绕面积宽大的工件大量走动并频繁地改变焊枪位置，促使日本设计和使用悬挂式机器人；要满足当时车身底板数百个点焊工序，并初步满足柔性生产的要求，又要避免花费大量的时间和经费去改造自动化生产线，促使了日本对直角坐标型机器人这类加工工具的研制；根据新的设想和用途，配合不同的末端工具，促使对多功能机器人的开发；车身壳体的零部件制造环节、传动齿轮和支架等装配环节，必须采用弧焊来满足特殊强度，促使具有自适应“控制弧焊路线和焊接条件”性能的弧焊机器人的诞生等。

最初上述这些用于汽车生产的工业机器人集中在车身装配车间，该生产领域起到了先导作用。随着机器人不断应用，在日本整个汽车工业及其他相关生产领域中，喷涂机器人、装配机器人、毛坯加工（铸造和锻造等）机器人、机加工机器人和检测机器人等相继出现并大量使用。工业机器人整机与核心零部件的性能、集成服务的能力都越来越高。日本机器人产业持续领先的原因

除前面介绍的经济背景、政府支持和行业融合外，日本的工业机器人能够持续保持领先地位主要还有以下两方面的原因。

一是日本把握住了产业发展与研发创新之间的平衡。产业代表着“持续的势力”，创新代表着“冲锋的锐利”。在产业与创新之间，既要遵循产业发展系统化、集成化，也要遵循研发领域商业化、创新化的规律。美国是工业机器人产业的开拓者，而日本却成为了这个产业的真正主导者。美国机器人企业是最早投入到该产业的，但大多是新成立的公司。这反映出美国具有刺激新产业的土壤和环境，但随后大部分竞争优势到此便即告结束，停留在了产业发展的初级阶段。日本的情况则不然，它的市场需求抢先出现后，产业化的机器人则得以在数量、价格和质量等方面保持稳定的水平，随后又持续满足各类市场的需求。具体来看，一方面日本的工业机器人满足了由大企业的大批量生产形成的、以汽车和电子为代表的大规模市场；另一方面，为了适应人们的不同嗜好，多品种、小批量的供需模式大量存在，日本企业能够以全新的观念对机器人进行研究开发，满足了用机器人来生产定制化产品的市场需求。

二是日本注重从发挥自身优势出发来制定相应的发展策略。日本的机器人企业，通常根据他们传统上所专长的竞争项目，采取不同的垂直整合策略。像川崎重工（TYO）有国防工业的传统，在液压机械方面能力很强，因此生产主力放在液压机械方面，并向外界采购马达、齿轮和小零件。松下电器（Panasonic）则生产马达，对外采购齿轮和液压机械部分。发那科（FANUC）则自行生产马达和控制器。这些日本厂商背后都具备强劲的关联产业支持。日本是当前全球工业机器人垂直整合技术最完整的领导国，这些技术来自数值控制、机床、马达、光学感测器、电子零组件及其他电子设备，这些技术涉及的多家企业都已踏入机器人产业并参与竞合。我国的机器人产业发展，也不能单独为发展机器人产业而开发研制，应与其他相关产业协同发展。

我国该如何“以史为鉴”

从上述四国工业机器人的发展历史中可以看出，机器人对这些国家的经济和社会发展起到了至关重要作用。能否与经济发展水平社会需求相协调是机器人成长过程中所面临的生死攸关的问题，这种协调的核心是清晰合理的市场观念。取得长期优势的国家必须一方面积极地为本国成熟的技术安排市场，另一方面又要不断地提高技术水平开拓新市场。

与其他行业不同之处在于，工业机器人并不是一种独立的产品，也不是一类独立的产业。社会需求对机器人的能力带有双重性：一方面它强烈要求发展机器人，目的是为了满足社会生活各方面的需求，这是机器人发展的促进要素；另一方面它对机器人的技术性能往往又提出了难以实现的苛刻要求，这是机器人发展的阻碍要素。市场容量对机器人的态度带有双重性，适应一定技术性能的机器人产品市场总是有一定限度的。企业对机器人带有双重性，其技术研发与产品应用的宽泛性与融合性不容易把握，这是提升生产企业和用户企业发展水平的难点所在。

目前发达国家的工业机器人所面临的主要问题是如何将这些双重性产生的矛盾正确合理地从传统制造业引导到非制造业的创新领域，以取得新的发展空间和业绩。可以说，在此期间的中国工业机器人市场爆发为这些国家的机器人企业带来了福音。

我国需要大力发展机器人产业，不仅如此，我国还需要考虑机器人同经济发展水平和社会需求之间的关系。从2010年开始，我国机器人新装机量大幅增长，这是经济增长到一定阶段后转型发展的必然表现。从这一角度来看，我国机器人产业的长期落后状态既是发展方式的落后，也是整体经济发展水平的落后。社会需求的刺激，促使技术准备的时间越来越短。强调技术和经济的相适应性，并不是否认科学技术要领先一步做好技术上的准备，问题在于技术储备要以社会需求为先导。

我们还需要工业机器人担当起完成产业升级、促进经济转型的重任。我国目前机器人市场的增长主要是国外品牌机器人数量的增长，仍未进入到机器人生产企业和应用企业真正融为一体的阶段。但我们要清醒看到，在新市场尚未明显出现之前，在下一代机器人技术未成熟之前，对于中国机器人产业发展来说是非常宝贵的一段时间，也是最需要抓紧赶超的一段时间。综合来看，机器人整体的产业投入和发展一定是长期的、持续的、多方共同努力的结果。我国应当重视机器人产业的发展，我们有信心在未来10-20年内快速提高国产化机器人的市场占有率。大胆想象，若未来人类进入了“宇宙大开发”时代，一定将会有更多更好的机器人不断地诞生。